攀爬蛇形機(jī)器人的研究.pdf

1、上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文攀爬蛇形機(jī)器人的研究姓名：孫洪申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：機(jī)械電子工程指導(dǎo)教師：馬培蓀20071101翅p上海交通大季博士季位論文本文主要研究內(nèi)容如下：(1)提出一種新型的、具備較大三維靈活性的、模塊化的執(zhí)行單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。針對目前相關(guān)領(lǐng)域研究蛇形機(jī)器人樣機(jī)所存在的問題，以平行連接和正交連接為基礎(chǔ)，提出一種PR模塊設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)與平行或正交連接相似，而一個(gè)PR模塊與一個(gè)萬向節(jié)的工作空間相當(dāng)。以PR模塊方式連接的蛇形機(jī)器

2、人，既可以作為平行連接的蛇形機(jī)器人，又可以作為正交連接的蛇形機(jī)器人，在功能上，又相當(dāng)于萬向節(jié)連接的蛇形機(jī)器人，但是，其結(jié)構(gòu)與控制卻很簡單，比真正的萬向節(jié)更容易實(shí)現(xiàn)。因此基于此種構(gòu)架模式的攀爬蛇形機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單、便于控制，能夠更為輕松和靈活地附著于攀爬對象外壁，在垂直攀爬方面有獨(dú)特優(yōu)勢。(2)對攀爬蛇形機(jī)器人在樹干上的纏繞攀爬動(dòng)作進(jìn)行靜態(tài)平衡機(jī)理研究?；赑R模塊的攀爬蛇形機(jī)器人CSR，具有較好的三維靈活性，能夠?qū)崿F(xiàn)爬樹功能。CSR靜止纏

3、繞在樹干上所形成的等距螺旋姿態(tài)是其爬樹動(dòng)作的最基本姿態(tài)。針對等距螺旋軌跡進(jìn)行分析，得到該軌跡的螺旋傾角與P、R各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系，這樣，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，只要知道CSR在特定圓柱上靜止纏繞形成的螺旋線的傾角口，則通過控制各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角，可令CSR形成相應(yīng)的形狀靜止附著于圓柱表面。針對CSR靜止纏繞在樹干上所達(dá)到的力學(xué)平衡進(jìn)行研究，得到CSR和樹干的所有參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，并分別進(jìn)行兩兩關(guān)系的分析，得到各參數(shù)的邊界值，為攀爬蛇形機(jī)器人樣機(jī)的制