仿尺蠖爬壁機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與基于CPG的步態(tài)規(guī)劃.pdf

1、風(fēng)電葉片的檢查維護(hù)對(duì)風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行十分重要。爬壁機(jī)器人可將檢測(cè)設(shè)備送到葉片任意位置，成為葉片檢測(cè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文針對(duì)目前缺少在葉片表面攀爬的機(jī)器人的現(xiàn)狀，開(kāi)發(fā)了葉片檢測(cè)爬壁機(jī)器人，并采用CPG(中樞模式發(fā)生器)對(duì)機(jī)器人葉片曲面攀爬步態(tài)進(jìn)行規(guī)劃。
　　首先，設(shè)計(jì)了仿尺蠖機(jī)器人五自由度機(jī)構(gòu)構(gòu)型。機(jī)構(gòu)含有3個(gè)T型關(guān)節(jié)和2個(gè)I型關(guān)節(jié)，由直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，吸盤(pán)足由3個(gè)吸盤(pán)組成?；陟o力分析方法，通過(guò)SolidWorks Simula

2、tion分析零件靜力位移，并改進(jìn)了關(guān)節(jié)座部件強(qiáng)度設(shè)計(jì)。針對(duì)吸附安全問(wèn)題，基于靜力學(xué)平衡原理，推導(dǎo)得到機(jī)器人穩(wěn)定吸附時(shí)吸盤(pán)半徑的安全閾值。
　　其次，基于D-H參數(shù)建立機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)齊次變換矩陣，推導(dǎo)得到位置運(yùn)動(dòng)學(xué)的正反解?；跈C(jī)器人構(gòu)型特點(diǎn)，設(shè)計(jì)尺蠖、翻轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)等三種步態(tài)。通過(guò)Adams動(dòng)力學(xué)仿真得到三種步態(tài)下關(guān)節(jié)最大轉(zhuǎn)矩，驗(yàn)證了電機(jī)選型的正確性。
　　然后，基于幾何方法分析吸盤(pán)足和機(jī)構(gòu)對(duì)圓弧曲面的適應(yīng)性?；趫A弧軌跡規(guī)劃方法

3、，分析平面翻轉(zhuǎn)步態(tài)和曲面翻轉(zhuǎn)步態(tài)的異同，并通過(guò)調(diào)整平面翻轉(zhuǎn)步態(tài)對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)角度幅值，使得步態(tài)可適應(yīng)圓弧曲面；其次，基于有監(jiān)督的學(xué)習(xí)方法和自適應(yīng)頻率Hopf振蕩器，建立自適應(yīng)CPG網(wǎng)絡(luò)，學(xué)習(xí)平面翻轉(zhuǎn)步態(tài)。設(shè)計(jì)了基于相關(guān)性的在線調(diào)節(jié)方法，仿真驗(yàn)證了CPG網(wǎng)絡(luò)參數(shù)調(diào)整的收斂性。將學(xué)習(xí)到的參數(shù)穩(wěn)態(tài)值作為CPG網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的初值，再通過(guò)在線調(diào)整關(guān)節(jié)角度幅值，實(shí)現(xiàn)曲面翻轉(zhuǎn)步態(tài)。通過(guò)MATLAB/Simulink和Adams聯(lián)合仿真，驗(yàn)證了CPG離線學(xué)習(xí)、