長臂式仿生軟體機器人及其運動學研究.pdf

1、隨著機器人產(chǎn)業(yè)的不斷擴大，機器人應用的領域越來越多，傳統(tǒng)的機器人由于其擁有的很大的剛性，局限了其與環(huán)境相互作用的能力，然而軟體機器人具有充分的柔順性、適應性、超冗余或無限自由度，甚至可以任意改變自身形狀和尺寸以適應環(huán)境和目標，能夠完成許多傳統(tǒng)機器人不能完成的任務，所以軟體機器人是一個新興且極具前景的研究方向。
　　近年來，仿生軟體機器人已經(jīng)有了很大的發(fā)展，但是目前的仿生軟體機器人只是解決了工作過程中柔軟性的要求，而軟體機器人在工作

2、過程中自身的剛度要求沒有得到很好的解決。本課題組研究的長臂式仿生軟體機器人具有軟體機器人的柔軟性，并且其自身的剛度可以進行獨立可變的控制，它的結構簡單，控制方便，動作靈活，既是驅動器又是執(zhí)行器。本文對長臂式仿生軟體機器人的結構特性、靜態(tài)特性、動態(tài)特性及其運動學模型進行了深入的研究，主要工作和成果如下：
　　1、對長臂式仿生軟體機器人結構特性和軸向伸長靜態(tài)特性進行研究。通過研究章魚腕足的運動特性設計了長臂式仿生軟體機器人，對軟體機器

3、人的內外部結構進行分析；通過力平衡原理建立機器人軸向伸長的靜態(tài)模型，分析了靜態(tài)模型中各參數(shù)對軟體機器人軸向伸長的影響。
　　2、提出了長臂式仿生軟體機器人主動彎曲理論。通過力矩平衡建立了長臂式仿生軟體機器人主動彎曲理論的靜態(tài)模型，分析模型中各個參數(shù)對機器人彎曲靜態(tài)模型的影響；基于氣動系統(tǒng)的動力學和熱力學原理，建立長臂式仿生軟體機器人充放氣過程動態(tài)模型，并對動態(tài)模型進行仿真分析。
　　3、提出了長臂式仿生軟體機器人運動學模型。

4、闡述軟體機器人運動學分析的理論基礎；對軟體機器人平面運動學進行分析，定義出其位姿和位姿的微分變換；建立軟體機器人單節(jié)和多節(jié)的正運動學模型和逆運動學模型，并對軟體機器人空間運動學和運動位姿進行仿真分析。
　　4、對長臂式仿生軟體機器人的靜力學和運動學實驗進行研究。搭建了長臂式仿生軟體機器人的硬件實驗平臺，構建了實驗系統(tǒng)的控制軟件；對長臂式仿生軟體機器人的軸向伸長、彎曲和運動位姿進行實驗測試，收集實驗數(shù)據(jù)，對實驗數(shù)據(jù)進行處理，繪制實驗