仿生機(jī)器鱷爬行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)分析.pdf

1、鱷魚是一種十分古老的兩棲動(dòng)物，其環(huán)境適應(yīng)性很強(qiáng)，能在陸地、沼澤以及水中運(yùn)動(dòng)自如。針對(duì)石油管道等其他工業(yè)管道的清洗困難以及目前世界各海洋強(qiáng)國對(duì)仿兩棲機(jī)器人研究的趨勢(shì)，本文以鱷魚為生物原型，設(shè)計(jì)出了一個(gè)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、并具有靈活運(yùn)動(dòng)能力的仿生機(jī)器鱷，從而為管道清理、環(huán)境取樣、海底探測(cè)等提供基礎(chǔ)應(yīng)用平臺(tái)。
　　 首先，本文介紹了課題的來源、研究目的及意義，指出了仿生機(jī)器鱷研究的必要性和重要性，并分析了目前國內(nèi)外仿生機(jī)

2、器人的研究狀況和存在的不足。然后對(duì)鱷魚的身體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)進(jìn)行了分析，提出了機(jī)器鱷的總體設(shè)計(jì)方案。在確定了總體方案以后，文中確定了機(jī)器鱷的主體結(jié)構(gòu)尺寸和各驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)以及其他傳動(dòng)部件的型號(hào)和結(jié)構(gòu)參數(shù)，并給出了機(jī)器鱷整體和各關(guān)鍵機(jī)構(gòu)的三維結(jié)構(gòu)圖，分析了它們的工作原理。
　　 為了增強(qiáng)仿生機(jī)器鱷運(yùn)動(dòng)的靈活性，在仿生的基礎(chǔ)上，本文采用了四足式關(guān)節(jié)型移動(dòng)機(jī)構(gòu)。每個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)都由一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)，各驅(qū)動(dòng)電機(jī)置于機(jī)體和各運(yùn)動(dòng)腿的

3、內(nèi)部，從而使得整體的結(jié)構(gòu)緊湊美觀。在運(yùn)動(dòng)的過程中，通過各驅(qū)動(dòng)電機(jī)的相互配合控制，將動(dòng)力通過直齒錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角發(fā)生變化，從而改變機(jī)器鱷的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。
　　 為了保證此仿生機(jī)器鱷的運(yùn)動(dòng)性能，本文隨后對(duì)其處于擺動(dòng)相的腿進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)正問題分析。采用D-H坐標(biāo)系法建立了各關(guān)節(jié)處的坐標(biāo)系，建立了腿部運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，從而解得了擺動(dòng)腿足端的位置和各關(guān)節(jié)處的速度、加速度與關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度之間的關(guān)系。
　　 機(jī)器鱷的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)是本文研