飛行吸附機(jī)器人的自主控制技術(shù)研究.pdf

1、目前，世界發(fā)達(dá)國家投入了大量經(jīng)費(fèi)研究地面移動(dòng)機(jī)器人如Bigdog、Packbot等，以及空中飛行機(jī)器人，這些機(jī)器人各有優(yōu)勢(shì)，但都有其局限性，因此開展具有飛行、吸附能力的機(jī)器人研究具有重大的科學(xué)意義和理論價(jià)值。
　　受蝙蝠類動(dòng)物的啟發(fā)，本文提出了一種飛行吸附機(jī)器入，該機(jī)器人擁有飛行的能力，所以它可以遠(yuǎn)距離快速移動(dòng);同時(shí)它也具備吸附能力，因此它可以低功耗棲息在目標(biāo)物體的表面。本文提出的機(jī)器入主要由微型四旋翼結(jié)構(gòu)和小型吸附裝置組成。因?yàn)?/p>

2、本文設(shè)計(jì)的吸附裝置重量輕，效率高，因此開發(fā)的機(jī)器人不僅能夠長距離飛行、越障，也可以以較低功耗棲息在壁面，而這些非常適用于工業(yè)以及軍事上執(zhí)行相關(guān)危險(xiǎn)任務(wù)，如高層建筑的偵察等。
　　為了進(jìn)一步深化研究圍繞該機(jī)器人的科學(xué)問題，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)多個(gè)方面進(jìn)行了討論，主要包括飛行機(jī)制、吸附機(jī)制、系統(tǒng)集成和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，并詳細(xì)介紹了離心泵吸附裝置和真空泵吸附裝置的開發(fā)，同時(shí)對(duì)比較前沿的靜電吸附進(jìn)行了研究。為了進(jìn)一步降低功耗，本文同時(shí)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)

3、化和吸附優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上，本文開發(fā)了幾種飛行吸附機(jī)器人原型，并實(shí)際驗(yàn)證了設(shè)計(jì)思路的正確性。
　　在飛行、吸附兩種模態(tài)轉(zhuǎn)換瞬態(tài)過程中，由于外力的約束導(dǎo)致正常飛行控制規(guī)律不再適用，且很容易損壞機(jī)器人。本文旨在提出一種柔性力控制方法，使得飛行吸附機(jī)器人可以平滑與壁面接觸。因此本文首先建立了該機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型，并設(shè)計(jì)了阻抗控制方法，用以調(diào)整機(jī)器人與壁面環(huán)境的接觸力。該機(jī)器人執(zhí)行相關(guān)任務(wù)可以按順序分為幾個(gè)階段。首先，通過位置控制使機(jī)器人逐