蛇形仿生機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制研究.pdf

1、生物蛇的蛇體十分柔軟，在運(yùn)動(dòng)中可根據(jù)周圍情況變換自己的運(yùn)動(dòng)方式。蛇形機(jī)器人是根據(jù)蛇體的構(gòu)造方設(shè)計(jì)出的仿生機(jī)器人，并通過在對(duì)蛇的運(yùn)動(dòng)原理分析后，實(shí)現(xiàn)對(duì)蛇類運(yùn)動(dòng)的模仿。人們發(fā)現(xiàn)蛇類的運(yùn)動(dòng)方式和蛇體的特殊構(gòu)造可以用來幫助我們解決軍事、救援、醫(yī)療、工業(yè)等多種環(huán)境的需要。因此許多科研人員的開始關(guān)注蛇形機(jī)器人并進(jìn)行了深入的研究。
　　本文主要從以下4部分進(jìn)行研究:
　　(1)蛇形機(jī)器人的構(gòu)型和實(shí)現(xiàn):通過分析生物蛇骨骼之間的連結(jié)機(jī)理、運(yùn)動(dòng)

2、方式的原理后，通過對(duì)其骨骼連結(jié)簡(jiǎn)化得到的可以實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)方式。蛇形機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括:模塊間的連結(jié)方式、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇及結(jié)構(gòu)形式、控制系統(tǒng)方案等方面的內(nèi)容。本文設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，可以靈活運(yùn)動(dòng)的16關(guān)節(jié)蛇行機(jī)器人的結(jié)構(gòu)框架，并完成了多種運(yùn)動(dòng)方式。
　　(2)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法:本文確定了以Serpenoid曲線為基礎(chǔ)，結(jié)合插值思想將蛇的波浪式運(yùn)動(dòng)量化為可以編制程序的數(shù)據(jù)，這樣就可以得到不同運(yùn)動(dòng)規(guī)劃方案中所需要的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。本

3、文中的蛇形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了“弓”形爬行、左右翻滾、直線運(yùn)動(dòng)、左右側(cè)向移動(dòng)和捕食等多種運(yùn)動(dòng)方式。多種運(yùn)動(dòng)方式的完成驗(yàn)證了以Serpenoid曲線為基礎(chǔ)的插值思想，在運(yùn)動(dòng)規(guī)劃中的方便性和有效性。
　　(3)避障運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn):為了使蛇形機(jī)器人真正走向?qū)嶋H應(yīng)用，避免其在復(fù)雜的環(huán)境中與障礙物相碰撞。通過對(duì)蛇形機(jī)器人在障礙物環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃分析后，決定在原來蛇形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)上加上傳感器，以蠕動(dòng)前進(jìn)和側(cè)向移動(dòng)結(jié)合以躲避障礙方案，實(shí)現(xiàn)了蛇形機(jī)器人自