混合步態(tài)仿蛇機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、機(jī)器人越來越多的被應(yīng)用于特種行業(yè)，代替專業(yè)人員來進(jìn)行危險(xiǎn)操作。仿生機(jī)器人能夠表現(xiàn)出自然界生物的特殊屬性，完成人類無法達(dá)成的特殊任務(wù)。其中，仿蛇機(jī)器人由于能夠像自然蛇一樣擁有強(qiáng)大的地形適應(yīng)性，在災(zāi)害搜救、空間探索、軍事偵察領(lǐng)域都有著巨大的應(yīng)用價(jià)值。本文從實(shí)際角度出發(fā)，研究自然蛇的關(guān)節(jié)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一款具有高運(yùn)動(dòng)承載能力的仿蛇搜救機(jī)器人機(jī)構(gòu)。本文主要內(nèi)容如下:
　　1、分析仿蛇機(jī)器人運(yùn)動(dòng)模型特點(diǎn)，在模型基礎(chǔ)上討論仿蛇機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)不同運(yùn)動(dòng)

2、的基本要求。從仿生學(xué)角度分析自然蛇的關(guān)節(jié)特點(diǎn)，模仿蛇肌肉骨骼伸縮作用關(guān)系，設(shè)計(jì)3自由度并聯(lián)關(guān)節(jié)。由并聯(lián)關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)方法得出一系列待選方案，通過機(jī)構(gòu)連續(xù)運(yùn)動(dòng)分析，篩選不符合設(shè)計(jì)的瞬時(shí)機(jī)構(gòu)，最終確定仿蛇機(jī)器人連接關(guān)節(jié)的構(gòu)成方案。
　　2、利用旋量理論結(jié)合幾何構(gòu)型分析并聯(lián)關(guān)節(jié)特性，得到關(guān)于運(yùn)動(dòng)空間、驅(qū)動(dòng)性能、傳遞系數(shù)指標(biāo)、靈巧度指標(biāo)等，得到符合應(yīng)用要求的并聯(lián)關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)方案，畫出用于仿真實(shí)驗(yàn)的3D等效模型。為了完善仿蛇機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)能力，采用正

3、交主動(dòng)全向輪機(jī)構(gòu)，同時(shí)提出仿蛇機(jī)器人U形非蛇類運(yùn)動(dòng)模式，實(shí)現(xiàn)蛇類與非蛇類的混合步態(tài)。利用ADAMS軟件構(gòu)造仿蛇機(jī)器人的整體模型，構(gòu)建平面環(huán)境，分析不同控制參數(shù)對蛇形曲線形狀的影響，分析仿蛇機(jī)器人在蜿蜒運(yùn)動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng)、U形運(yùn)動(dòng)下的特性，驗(yàn)證模塊設(shè)計(jì)效果。
　　3、參考等效模型，利用3D設(shè)計(jì)軟件Solidworks設(shè)計(jì)仿生并聯(lián)關(guān)節(jié)的硬件結(jié)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇仿蛇機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器，在理論模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)際模型設(shè)計(jì)，將運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)成固態(tài)零