球形兩棲機器人的穩(wěn)定性分析.pdf

1、隨著現(xiàn)代社會不斷地向前飛速發(fā)展，機器人技術(shù)與人類日常生活的關(guān)系變得越來越密不可分。球形兩棲機器人是機器人的重要組成部分，由于它是一種對稱的結(jié)構(gòu)，所以它具有良好的環(huán)境適應(yīng)性以及運動穩(wěn)定性，并且已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于日常生活的各個領(lǐng)域之中。因此對于球形兩棲機器人的研究已經(jīng)成為機器人研究領(lǐng)域的一個熱門話題。機器人廣泛應(yīng)用的前提是必須具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和性能，所以對于球形兩棲機器人穩(wěn)定性的研究和分析是必不可少的。
　　首先，本論文介紹了一種新型的球

2、形兩棲機器人系統(tǒng)。該機器人是一種整體對稱的球形結(jié)構(gòu)，其具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，噪聲小，運動靈活等特點，它用帶有噴水直流推進器的噴水管作為自己的驅(qū)動腿單元，該機器人不僅能夠在陸地上的運行，還可以在水下環(huán)境中完成各種運動和作業(yè)。
　　其次，為了分析球形兩棲機器人的陸地穩(wěn)定性和水下穩(wěn)定性，先進行了球形兩棲機器人的穩(wěn)定性理論分析，然后運用流固耦合力學(xué)理論對球形兩棲機器人在陸地環(huán)境下的運動進行了仿真分析，得出了球形兩棲機器人的總體變形圖，彈性應(yīng)變分布

3、以及等效應(yīng)力分布，并分析了球形兩棲機器人的陸地運動穩(wěn)定性。球形兩棲機器人銅柱和水平舵機接觸處受到的壓強最大，達到了5 Pa,遠遠小于材料的屈服強度，滿足穩(wěn)定性要求。最后進行了球形兩棲機器人的陸地穩(wěn)定性實驗，驗證了球形兩棲機器人在不同步頻和步幅時的穩(wěn)定性，得出了球形兩棲機器人在陸地運行時的最優(yōu)擺動角度為30°，最優(yōu)擺動周期為0.2 s。
　　最后，簡要介紹了流體力學(xué)分析理論，繪制了球形兩棲機器人的簡化模型，對噴水推進器進行了流體力學(xué)

4、分析。并對球形兩棲機器人以及周圍水域進行了網(wǎng)格劃分，施加相應(yīng)的約束，利用ANSYS軟件進行水下仿真，得到球形兩棲機器人在水下的壓力云圖和速度矢量圖，并分析了仿真結(jié)果，驗證了球形兩棲機器人的穩(wěn)定性。當(dāng)球形兩棲機器人在水下做上升運動時，球殼頂部受到的力最大，達到了16N,遠小于亞克力材料的結(jié)構(gòu)強度，滿足穩(wěn)定性要求。之后進行了球形兩棲機器人的水下穩(wěn)定性實驗，并分析了實驗結(jié)果。當(dāng)球形兩棲機器人在推進器輸入電壓為6V時，球形兩棲機器人在前進運動時