仿尺蠖爬壁機器人機構設計與基于CPG的步態(tài)規(guī)劃.pdf

1、風電葉片的檢查維護對風電機組的穩(wěn)定運行十分重要。爬壁機器人可將檢測設備送到葉片任意位置，成為葉片檢測領域的研究熱點。本文針對目前缺少在葉片表面攀爬的機器人的現(xiàn)狀，開發(fā)了葉片檢測爬壁機器人，并采用CPG(中樞模式發(fā)生器)對機器人葉片曲面攀爬步態(tài)進行規(guī)劃。
　　首先，設計了仿尺蠖機器人五自由度機構構型。機構含有3個T型關節(jié)和2個I型關節(jié)，由直流伺服電機驅動，吸盤足由3個吸盤組成?；陟o力分析方法，通過SolidWorks Simula

2、tion分析零件靜力位移，并改進了關節(jié)座部件強度設計。針對吸附安全問題，基于靜力學平衡原理，推導得到機器人穩(wěn)定吸附時吸盤半徑的安全閾值。
　　其次，基于D-H參數(shù)建立機器人運動學齊次變換矩陣，推導得到位置運動學的正反解?；跈C器人構型特點，設計尺蠖、翻轉、旋轉等三種步態(tài)。通過Adams動力學仿真得到三種步態(tài)下關節(jié)最大轉矩，驗證了電機選型的正確性。
　　然后，基于幾何方法分析吸盤足和機構對圓弧曲面的適應性?；趫A弧軌跡規(guī)劃方法

3、，分析平面翻轉步態(tài)和曲面翻轉步態(tài)的異同，并通過調整平面翻轉步態(tài)對應的關節(jié)角度幅值，使得步態(tài)可適應圓弧曲面；其次，基于有監(jiān)督的學習方法和自適應頻率Hopf振蕩器，建立自適應CPG網(wǎng)絡，學習平面翻轉步態(tài)。設計了基于相關性的在線調節(jié)方法，仿真驗證了CPG網(wǎng)絡參數(shù)調整的收斂性。將學習到的參數(shù)穩(wěn)態(tài)值作為CPG網(wǎng)絡參數(shù)的初值，再通過在線調整關節(jié)角度幅值，實現(xiàn)曲面翻轉步態(tài)。通過MATLAB/Simulink和Adams聯(lián)合仿真，驗證了CPG離線學習、