一種新型球形兩棲機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制.pdf

1、作為高端制造行業(yè)的典型代表，機(jī)器人因其具備的高度靈活性與耐用性，可以幫助人類去從事繁重或是高危的工作。水陸兩棲機(jī)器人因其能實(shí)現(xiàn)水中和陸地的兩種領(lǐng)域運(yùn)動(dòng)，使得該類型機(jī)器人具有廣泛的應(yīng)用前景，包括在生活、工業(yè)、軍事等領(lǐng)域。
　　首先，本文提出一種新型的球形兩棲機(jī)器人。在陸地上，該機(jī)器人有2種運(yùn)動(dòng)方式可以選擇。一種是利用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪來帶動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，可以在較為平坦的地面采用這種運(yùn)動(dòng)方式，能夠提高機(jī)器人在平坦陸地地形中的運(yùn)動(dòng)速度；另一

2、種是利用噴管、噴水電機(jī)與兩個(gè)防水伺服舵機(jī)作為機(jī)器人的腿進(jìn)行陸地行走，可以在地形較為嚴(yán)苛的情況下采用這種運(yùn)動(dòng)方式。與此同時(shí)，該機(jī)器人通過調(diào)節(jié)防水伺服舵機(jī)的偏轉(zhuǎn)角度、噴水電機(jī)噴水推力的大小以及噴水方向，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人在水中多自由度的運(yùn)動(dòng)。
　　其次，為評(píng)價(jià)機(jī)器人在陸地上的運(yùn)動(dòng)特性，本文將對(duì)新型球形兩棲機(jī)器人在陸地中的兩種運(yùn)動(dòng)方式以及相應(yīng)的步態(tài)進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)測(cè)試該機(jī)器人輪式運(yùn)動(dòng)時(shí)在不同負(fù)載、地形中，運(yùn)動(dòng)速度與PWM(Pulse Widt

3、h Modulation)占空比之間的關(guān)系；以及機(jī)器人爬行運(yùn)動(dòng)時(shí)在不同負(fù)載、地形中，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度與運(yùn)動(dòng)頻率之間的關(guān)系。并且闡述機(jī)器人GPS(Global Positioning System)定位的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。
　　最后，為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在水中運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確控制，本文利用流體分析軟件Fluent仿真分析噴水電機(jī)的特性，推導(dǎo)出噴水電機(jī)噴水推力與PWM占空比之間的關(guān)系。之后通過無線控制實(shí)現(xiàn)機(jī)器人水中多自由度(前進(jìn)、后退、自轉(zhuǎn)、上浮、下潛等)