混合步態(tài)仿蛇機器人結構設計與實現(xiàn).pdf

1、機器人越來越多的被應用于特種行業(yè)，代替專業(yè)人員來進行危險操作。仿生機器人能夠表現(xiàn)出自然界生物的特殊屬性，完成人類無法達成的特殊任務。其中，仿蛇機器人由于能夠像自然蛇一樣擁有強大的地形適應性，在災害搜救、空間探索、軍事偵察領域都有著巨大的應用價值。本文從實際角度出發(fā)，研究自然蛇的關節(jié)特點，設計一款具有高運動承載能力的仿蛇搜救機器人機構。本文主要內(nèi)容如下:
　　1、分析仿蛇機器人運動模型特點，在模型基礎上討論仿蛇機器人能夠實現(xiàn)不同運動

2、的基本要求。從仿生學角度分析自然蛇的關節(jié)特點，模仿蛇肌肉骨骼伸縮作用關系，設計3自由度并聯(lián)關節(jié)。由并聯(lián)關節(jié)設計方法得出一系列待選方案，通過機構連續(xù)運動分析，篩選不符合設計的瞬時機構，最終確定仿蛇機器人連接關節(jié)的構成方案。
　　2、利用旋量理論結合幾何構型分析并聯(lián)關節(jié)特性，得到關于運動空間、驅動性能、傳遞系數(shù)指標、靈巧度指標等，得到符合應用要求的并聯(lián)關節(jié)的設計方案，畫出用于仿真實驗的3D等效模型。為了完善仿蛇機器人的運動能力，采用正

3、交主動全向輪機構，同時提出仿蛇機器人U形非蛇類運動模式，實現(xiàn)蛇類與非蛇類的混合步態(tài)。利用ADAMS軟件構造仿蛇機器人的整體模型，構建平面環(huán)境，分析不同控制參數(shù)對蛇形曲線形狀的影響，分析仿蛇機器人在蜿蜒運動、直線運動、U形運動下的特性，驗證模塊設計效果。
　　3、參考等效模型，利用3D設計軟件Solidworks設計仿生并聯(lián)關節(jié)的硬件結構。根據(jù)設計要求，選擇仿蛇機器人驅動器，在理論模型的基礎上進行實際模型設計，將運動關節(jié)設計成固態(tài)零