基于球形兩棲機器人的步態(tài)規(guī)劃與運動分析.pdf

1、隨著人類社會不斷地向前發(fā)展，機器人技術(shù)已經(jīng)與我們的生活建立了密不可分的關(guān)系。球形兩棲機器人作為機器人的一種，由于其對稱的結(jié)構(gòu)構(gòu)型，在環(huán)境適應(yīng)性和運動穩(wěn)定性上具有優(yōu)勢，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于各種領(lǐng)域。因此對于球形兩棲機器人的研究已經(jīng)成為機器人領(lǐng)域的一個熱門話題。
　　本論文提出了一種新型的球形兩棲機器人系統(tǒng)。機器人整體對稱的球形結(jié)構(gòu)，其動力學(xué)穩(wěn)定，環(huán)境擾動小，運動靈活等優(yōu)點，采用帶直流噴水推進(jìn)器的機械腿作為驅(qū)動單元，不僅可以完成陸地多自由

2、度運動，還可以實現(xiàn)水下環(huán)境的運動和作業(yè)。兩棲機器人可以通過配置GPS、陀螺儀、加速度計和避障傳感器在地面和水下充當(dāng)一個多用途結(jié)構(gòu)、偵查、通信的可回收裝置，在狹窄的密閉空間，它還可以釋放一些小型水下機器人來完成水下任務(wù)。
　　為了分析球形兩棲機器人陸地運動學(xué)和動力學(xué)特性，分別運用D-H參數(shù)法和拉格朗日函數(shù)建立機器人運動學(xué)和動力學(xué)方程。推導(dǎo)出雅克比矩陣，反映了速度和關(guān)節(jié)角速度之間的關(guān)系，提供了虛擬樣機仿真分析的理論基礎(chǔ)。其次使用三維軟

3、件SolidWorks建立簡化的機器人實體模型，并導(dǎo)入到動力學(xué)仿真軟件ADAMS進(jìn)行運動學(xué)和動力學(xué)仿真，驗證了步態(tài)規(guī)劃算法的可行性。最后對所設(shè)計的球形兩棲機器人進(jìn)行陸地運動實驗。根據(jù)實驗結(jié)果驗證了步態(tài)算法的可行性，說明虛擬樣機技術(shù)（ADAMS）可以準(zhǔn)確地描述機器人的運動特性。
　　利用歐拉方程建立球形兩棲機器人水下動力學(xué)模型，并對其進(jìn)行了參數(shù)估計。其次對噴水推進(jìn)器進(jìn)行識別建模，建立輸入電壓與噴水推進(jìn)器的關(guān)系。最后完成機器人水下運動