基于ICPF的八足水下步行仿生微機器人的研究與設(shè)計.pdf

1、本文主要研究的是一種全新的利用ICPF高分子材料作為驅(qū)動器的八足水下步行仿生微機器人。由于ICPF具有很好的柔韌性，較低的驅(qū)動電壓，快速的響應(yīng)，及可靠的機身，相對簡單的結(jié)構(gòu)，可以應(yīng)用于水下作業(yè)等特點，這種采用ICPF材料作為驅(qū)動而替代傳統(tǒng)的微電機驅(qū)動的機器人，具有無污染、無噪聲、隱蔽性高、不易被發(fā)現(xiàn)等諸多優(yōu)點，因此相信在軍事上有著更好的應(yīng)用前景。論文主要包括以下內(nèi)容： 首先，本文對國內(nèi)外采用傳統(tǒng)電機驅(qū)動的步行機器人和采用新型微小

2、驅(qū)動器驅(qū)動的步行機器人的研究進展情況進行了綜述。 其次，通過對蝦、螃蟹等水下爬行生物行走機構(gòu)的模仿，設(shè)計了八足水下步行微機器人的本體和步行足的結(jié)構(gòu)，并提出一種利用ICPF曲率半徑描述方波控制信號作用下ICPF端點運動軌跡的理論和方法。另外，還對ICPF驅(qū)動的八足水下步行微機器人控制系統(tǒng)進行了設(shè)計，提出采用開環(huán)外接有線源控制信號的控制方式，并對實現(xiàn)16路控制信號的硬件和軟件方面進行了設(shè)計。 然后建立了ICPF材料特性測試的

3、試驗平臺，測試了不同的驅(qū)動電壓和頻率的方波控制信號對ICPF材料的運動的影響，本文進一步提出由兩片ICPF驅(qū)動器構(gòu)成的單步行足的足尖點軌跡方程的建立和求解方法。提出并描繪了在這幾組典型控制信號作用下單步行足足尖點的空間運動軌跡，又進一步分析了電壓和相位差的變化對足尖點軌跡的影響。 最后，從所設(shè)計的步行機器人實際情況出發(fā)，提出采用模仿CPG模式的周期性步態(tài)控制方式，分析了靜態(tài)穩(wěn)定步態(tài)實現(xiàn)的原則，并提出機器人平動步態(tài)和定點轉(zhuǎn)動步態(tài)兩