本文關(guān)鍵詞：多步態(tài)仿蛇機(jī)器人機(jī)構(gòu)性能分析及運(yùn)動(dòng)控制研究

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【摘要】：多關(guān)節(jié)串聯(lián)仿蛇機(jī)器人外形細(xì)長(zhǎng)柔軟,靈活多變,可以在災(zāi)難中負(fù)責(zé)搜救任務(wù)、軍事中負(fù)責(zé)偵察任務(wù)。然而,偵察搜救場(chǎng)景中,地形復(fù)雜,任務(wù)緊迫,需要仿蛇機(jī)器人具有多種運(yùn)動(dòng)形式,靈活變換�？紤]地形適應(yīng)性和快速運(yùn)動(dòng)能力的要求,本文從機(jī)構(gòu)分析和運(yùn)動(dòng)控制方向研究一種多步態(tài)仿蛇機(jī)器人,實(shí)現(xiàn)在崎嶇地面上蜿蜒運(yùn)動(dòng),在平坦地面上輪式運(yùn)動(dòng)以及在狹縫中混沌運(yùn)動(dòng)。具體研究?jī)?nèi)容為：1、綜合環(huán)境因素以及任務(wù)需求,研究仿蛇機(jī)器人的多步態(tài)運(yùn)動(dòng)形式。對(duì)于蜿蜒運(yùn)動(dòng),為使關(guān)節(jié)角度關(guān)系式簡(jiǎn)單化,使用Serpenoid曲線研究蜿蜒運(yùn)動(dòng),針對(duì)頭部方向一致化和初始過(guò)渡平滑性問(wèn)題,對(duì)關(guān)節(jié)角度關(guān)系式進(jìn)行一定的變形。對(duì)于輪式運(yùn)動(dòng),為使仿蛇機(jī)器人具有輪式運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),根據(jù)結(jié)構(gòu)特性將整體機(jī)構(gòu)分段處理,通過(guò)調(diào)節(jié)各分段參數(shù)實(shí)現(xiàn)分段功能。2、考慮多步態(tài)運(yùn)動(dòng)形式,研究仿蛇機(jī)器人機(jī)構(gòu)性能。對(duì)于輪式運(yùn)動(dòng),采用正交主動(dòng)輪仿蛇機(jī)器人機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。而對(duì)于蜿蜒運(yùn)動(dòng),針對(duì)正交主動(dòng)輪仿蛇機(jī)器人不具有各向異性摩擦力問(wèn)題,研究在主動(dòng)輪外殼正交環(huán)繞若干被動(dòng)體輪的解決途徑。主動(dòng)輪間通過(guò)仿生并聯(lián)關(guān)節(jié)連接,通過(guò)關(guān)節(jié)自由度、奇異性、運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系推導(dǎo),得到仿生關(guān)節(jié)性能特點(diǎn)。3、根據(jù)仿蛇機(jī)器人多步態(tài)運(yùn)動(dòng)形式和機(jī)構(gòu)性能特點(diǎn),研究一種基于Hopfield Neural Network (HNN)的多步態(tài)控制方法。分析各類運(yùn)動(dòng)步態(tài)具體曲線形式,將其離散化作為輸入調(diào)整HNN州權(quán)重參數(shù)獲得相應(yīng)的輸出信號(hào)。然后根據(jù)各類步態(tài)具有相同的直線形初始形態(tài),利用Motion Shape Code Technique (MSCT)進(jìn)行初始步態(tài)的生成以及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中步態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。本文通過(guò)對(duì)正交主動(dòng)輪仿蛇機(jī)器人機(jī)構(gòu)分析以及運(yùn)動(dòng)控制方法研究,實(shí)現(xiàn)仿蛇機(jī)器人多步態(tài)運(yùn)動(dòng)能力,對(duì)搜救偵察仿蛇機(jī)器人研究提供了一些參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242
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本文編號(hào)：1223475