基于MATLAB的拱泥機器人控制仿真研究.pdf

1、“基于蠕動原理仿生拱泥機器人”是哈爾濱工程大學孟慶鑫教授提出的一種新型仿生機器人概念。它主要是針對水下沉船打撈、石油管道、通訊光纜的敷設(shè)和檢測等多種惡劣復雜環(huán)境作業(yè)為背景提出的,這給它的控制帶來了難度。由于研制基于蠕動原理仿生拱泥機器人是一項極其復雜的工作,已經(jīng)研制成功的仿生拱泥機器人實驗樣機和工程用機之間還有很大的差距。因此,本文結(jié)合黑龍江省自然科學基余重點項目“基于蠕動原理仿生拱泥機器人虛擬樣機研究”,對仿生拱泥機器人控制系統(tǒng)進行了

2、建模,仿真驗證,并對關(guān)鍵參數(shù)進行了分析,得出它們對系統(tǒng)輸出性能的影響,為進一步制作完善的工程樣機的控制打下基礎(chǔ)。
　　 文中首先敘述了固內(nèi)外水下機器人和拱泥機器人的發(fā)展狀況及趨勢,簡要介紹了物理樣機的結(jié)構(gòu)及工作原理。對拱泥機器人運動學和動力學進行了研究。針對拱泥機器人蠕動爬行的特點,建立了拱泥機器人的三維運動學模型,并進行了仿真驗證。分析了拱泥機器人在水下泥土環(huán)境中受力情況,在此基礎(chǔ)上采用Routh方程建立了拱泥機器人蠕動爬行機

3、構(gòu)分解子運動的動力學方程。
　　 關(guān)鍵部件氣動沖擊器工作過程復雜,本文對其建立了數(shù)學模型,運用了MATLAB仿真軟件中的Stateflow工具解決了它的復雜的監(jiān)控邏輯問題,對其進行仿真,得出了氣動沖擊器各項參數(shù)對系統(tǒng)輸出性能的影響。為沖擊器結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了有力保證。
　　 根據(jù)拱泥機器人在海底泥土中的作業(yè)過程中,系統(tǒng)存在著許多不確定因素,如模型參數(shù)的時變和對象特性的非線性以及諸多的擾動因素等,采用參數(shù)自調(diào)整模糊控制策略進行