球形兩棲機器人系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來，隨著水下機器人迅猛發(fā)展，各種各樣的水下機器人應(yīng)運而生，同時水下機器人的研究也已經(jīng)取得了令人矚目的成果。目前，世界上有許多高等科研院校和研究所正在致力于水下機器人的開發(fā)與應(yīng)用，歸根結(jié)底是因為水下機器人的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括漁業(yè)、采集數(shù)據(jù)、海底打撈和軍事領(lǐng)域等等。水下機器人作為一種重要工具被利用于海洋的開發(fā)。水下機器人是一種可以在水下移動，并且同時具有視覺反饋系統(tǒng)和感知系統(tǒng)，能夠作為一種現(xiàn)代化的高技術(shù)探索工具，用于保護海洋環(huán)境、開

2、發(fā)海洋資源,并在發(fā)展海洋經(jīng)濟中起著重要作用，其重要性不亞于宇宙火箭在探索太空的作用。
　　球形兩棲機器人屬于水下機器人一種，它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)在陸地行走，同時也能夠完成水中水平運動、旋轉(zhuǎn)等姿態(tài)。本論文所研究的球形兩棲機器人采用了對稱的設(shè)計結(jié)構(gòu)，具備較高的穩(wěn)定性，且機身體積小，機器人可以進(jìn)入一些狹窄的海域和管道進(jìn)行偵測、采集數(shù)據(jù)；同時機器人還可以作為海上通信節(jié)點，利用多個機器人在海上做成多機器人通信網(wǎng)絡(luò)，給海上船舶提供通信服務(wù)；機器人具

3、有較大的內(nèi)部空間，可以攜帶一些微小機器人完成水下排雷等任務(wù)，同時也能維持更長久的續(xù)航能力；機器人的噪音也低，也能為軍事方面提供幫助。因此，球形兩棲機器人具有廣泛的應(yīng)用前景和開發(fā)價值。
　　本論文研究對象是一個球形兩棲機器人，它包括球殼、亞克力圓盤和推進(jìn)系統(tǒng)組成。由噴水推進(jìn)器和伺服電機組合的噴水推進(jìn)系統(tǒng),并且用矢量噴水推進(jìn)方式作為球形兩棲機器人主要的研究對象，通過調(diào)節(jié)伺服電機的驅(qū)動頻率和驅(qū)動腿的運動順序，既能改變球形兩棲機器人在陸地

4、上的運動狀態(tài)，又能調(diào)節(jié)機器人的行走速度。球形兩棲機器人的控制系統(tǒng)采用了AVR單片機，通過調(diào)節(jié)單片機輸出的PWM占空比調(diào)節(jié)舵機偏角，從而達(dá)到控制機器人的姿態(tài)的目的。
　　本論文針對球形兩棲機器人的機械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和討論,并根據(jù)球形兩棲機器人的特點設(shè)計了機器人的控制電路板,完成了控制系統(tǒng)的設(shè)計和驅(qū)動電路的設(shè)計。本文重點分析了球形兩棲機器人在陸地行走步態(tài)，機器人能夠利用驅(qū)動腿上的兩個自由度完成對角小跑和爬行運動步態(tài)。實驗測試了機器人在