仿變形蟲機器人控制系統(tǒng)設計.pdf

1、2008年5月12日，這一天對于我們所有中國人來說，將會是心中永遠的痛。69142人在汶川地震中喪失生命，大量的房屋變成了廢墟。我國是世界上災難發(fā)生最為嚴重的少數(shù)國家之一，具有災害種類多、發(fā)生頻率高和分布地域廣等特點。特別是近年來，地震和礦難事故在我國頻頻發(fā)生，給公眾安全和國民經濟帶來極大的破壞。災難發(fā)生后，還有幸存者被困在廢墟下，但災后的搜救存在著種種的困難。因為地震后存在著極易發(fā)生二次倒塌建筑物的現(xiàn)場環(huán)境，使得施救人員在自身安全得不

2、到保證的情況下很難深入現(xiàn)場進行偵察或施救。此外，廢墟中形成的狹小空間使得搜救人員甚至搜救犬無法進入。
　　 為了解決這些問題，搜救機器人的概念被提出來，并日益成為相關領域專家和學者們的研究重點。救援機器人的參與，可以有效地提高救援的效率和減少施救人員的傷亡。它們不但能夠幫助工作人員執(zhí)行救援工作，甚至能夠代替工作人員執(zhí)行搜救任務。因此，搜救機器人將會在災難救援中起著越來越重要的作用和角色。
　　 本文首先介紹了搜救機器人的

3、國內外研究現(xiàn)狀和意義，并對傳統(tǒng)搜救機器人結構和移動方式進行了分析和總結。倒塌的環(huán)境中存在很多狹小空間，相比于金屬和硬性材料構成的搜救機器人，柔體結構的機器人會更有優(yōu)勢。為此，本文探討了仿變形蟲柔體機器人的結構設計。仿變形蟲機器人的機體是由柔性薄膜構成。通過將柔性薄膜材料制成圓環(huán)柱狀結構，并在形成的圓環(huán)柱內注入液體，達到對變形蟲身體結構方面的仿生。并通過驅動束縛在機器人機體表面的繩索驅動環(huán)收縮，完成對變形蟲運動方式——皮膚翻轉機制的復制，

4、從而實現(xiàn)前進，后退等運動。本文詳細闡述控制系統(tǒng)的設計?？紤]到機器人的工作環(huán)境，并在仿變形蟲機器人皮膚翻轉運動過程的受力分析和仿真實驗的基礎上，我們提出并設計該機器人控制系統(tǒng)架構、硬件電路、控制代碼。最后，為了驗證整個控制系統(tǒng)可行性，我們通過實驗展示在該控制系統(tǒng)的作用下，利用直流電機帶動束縛在機器人表面繩索的收縮，能最終實現(xiàn)柔性的仿變形蟲機器人皮膚翻轉方式，因而能夠彌補傳統(tǒng)搜救機器人剛性結構缺陷，為柔體機器人在災后搜救甚至更多方面的應用提