仿變形蟲機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、2008年5月12日，這一天對(duì)于我們所有中國(guó)人來說，將會(huì)是心中永遠(yuǎn)的痛。69142人在汶川地震中喪失生命，大量的房屋變成了廢墟。我國(guó)是世界上災(zāi)難發(fā)生最為嚴(yán)重的少數(shù)國(guó)家之一，具有災(zāi)害種類多、發(fā)生頻率高和分布地域廣等特點(diǎn)。特別是近年來，地震和礦難事故在我國(guó)頻頻發(fā)生，給公眾安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來極大的破壞。災(zāi)難發(fā)生后，還有幸存者被困在廢墟下，但災(zāi)后的搜救存在著種種的困難。因?yàn)榈卣鸷蟠嬖谥鴺O易發(fā)生二次倒塌建筑物的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，使得施救人員在自身安全得不

2、到保證的情況下很難深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行偵察或施救。此外，廢墟中形成的狹小空間使得搜救人員甚至搜救犬無法進(jìn)入。
　　 為了解決這些問題，搜救機(jī)器人的概念被提出來，并日益成為相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜液蛯W(xué)者們的研究重點(diǎn)。救援機(jī)器人的參與，可以有效地提高救援的效率和減少施救人員的傷亡。它們不但能夠幫助工作人員執(zhí)行救援工作，甚至能夠代替工作人員執(zhí)行搜救任務(wù)。因此，搜救機(jī)器人將會(huì)在災(zāi)難救援中起著越來越重要的作用和角色。
　　 本文首先介紹了搜救機(jī)器人的

3、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和意義，并對(duì)傳統(tǒng)搜救機(jī)器人結(jié)構(gòu)和移動(dòng)方式進(jìn)行了分析和總結(jié)。倒塌的環(huán)境中存在很多狹小空間，相比于金屬和硬性材料構(gòu)成的搜救機(jī)器人，柔體結(jié)構(gòu)的機(jī)器人會(huì)更有優(yōu)勢(shì)。為此，本文探討了仿變形蟲柔體機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。仿變形蟲機(jī)器人的機(jī)體是由柔性薄膜構(gòu)成。通過將柔性薄膜材料制成圓環(huán)柱狀結(jié)構(gòu)，并在形成的圓環(huán)柱內(nèi)注入液體，達(dá)到對(duì)變形蟲身體結(jié)構(gòu)方面的仿生。并通過驅(qū)動(dòng)束縛在機(jī)器人機(jī)體表面的繩索驅(qū)動(dòng)環(huán)收縮，完成對(duì)變形蟲運(yùn)動(dòng)方式——皮膚翻轉(zhuǎn)機(jī)制的復(fù)制，

4、從而實(shí)現(xiàn)前進(jìn)，后退等運(yùn)動(dòng)。本文詳細(xì)闡述控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)?？紤]到機(jī)器人的工作環(huán)境，并在仿變形蟲機(jī)器人皮膚翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程的受力分析和仿真實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我們提出并設(shè)計(jì)該機(jī)器人控制系統(tǒng)架構(gòu)、硬件電路、控制代碼。最后，為了驗(yàn)證整個(gè)控制系統(tǒng)可行性，我們通過實(shí)驗(yàn)展示在該控制系統(tǒng)的作用下，利用直流電機(jī)帶動(dòng)束縛在機(jī)器人表面繩索的收縮，能最終實(shí)現(xiàn)柔性的仿變形蟲機(jī)器人皮膚翻轉(zhuǎn)方式，因而能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)搜救機(jī)器人剛性結(jié)構(gòu)缺陷，為柔體機(jī)器人在災(zāi)后搜救甚至更多方面的應(yīng)用提