【摘要】：爬行機(jī)器人作為機(jī)器人的一個分支,是機(jī)器人領(lǐng)域一個重要的發(fā)展方向。爬行機(jī)器人研究已成為當(dāng)今機(jī)器人學(xué)領(lǐng)域的熱門課題之一。近年來隨著對仿生機(jī)器人研究的不斷探索和研究,目前研制出了一些仿生爬行機(jī)器人。雖然研發(fā)的機(jī)器人能夠能進(jìn)行靈活地爬行和方便地操作,但卻存在著驅(qū)動元件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,控制繁瑣、負(fù)載能力較差等缺點。本文致力于設(shè)計研制一種結(jié)構(gòu)簡單,驅(qū)動元件少,負(fù)載能力強(qiáng),控制簡單的欠驅(qū)動爬行機(jī)器人。論文的主要工作包括:機(jī)器人欠驅(qū)動夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計,幾何參數(shù)和驅(qū)動參數(shù)的理論分析和計算;對夾緊機(jī)構(gòu)和驅(qū)動機(jī)構(gòu)靜力學(xué)和運(yùn)動學(xué)的分析;對爬行機(jī)器人進(jìn)行三維虛擬樣機(jī)的建模和動力學(xué)虛擬仿真分析。本文在對欠驅(qū)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上,將欠驅(qū)動機(jī)構(gòu)引用到爬行機(jī)器人中,設(shè)計了爬行機(jī)器人的夾緊結(jié)構(gòu),降低了結(jié)構(gòu)和操作的復(fù)雜性。采用力封閉和形封閉理論研究方法分析了包絡(luò)夾緊狀態(tài)下的靜力學(xué)模型及夾緊穩(wěn)定性等;選用多種傳感器、電機(jī)、驅(qū)動器等設(shè)計了爬行機(jī)器人的驅(qū)動系統(tǒng);并綜合采用三維軟件SolidWorks和動力學(xué)分析軟件ADAMS分別進(jìn)行虛擬樣機(jī)模型的建模和動力學(xué)虛擬仿真,驗證了設(shè)計的合理性和可行性。與一般地爬行機(jī)器人相比,連桿欠驅(qū)動爬行機(jī)器人具有驅(qū)動元件少、結(jié)構(gòu)緊湊、控制簡單,負(fù)載大爬行自適應(yīng)性等優(yōu)點。將欠驅(qū)動機(jī)構(gòu)應(yīng)用在爬行機(jī)器人上,不僅可以較好地增強(qiáng)爬行機(jī)器人的實用性,并在一定程度上拓展其應(yīng)用空間,從而可很好地服務(wù)于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天及軍事等領(lǐng)域。
[Abstract]:As a branch of robot, crawling robot is an important developing direction in robot field. The research of crawling robot has become one of the hot topics in the field of robotics. In recent years, with the research of bionic robot, some bionic crawlers have been developed. Although the robot can crawl flexibly and operate conveniently, it has many disadvantages, such as many driving components, complex structure, cumbersome control, poor load capacity and so on. This paper is devoted to the design and development of an underactuated crawling robot with simple structure, less driving components, strong load capacity and simple control. The main work of this paper includes: the structure design of the underactuated clamping mechanism, the theoretical analysis and calculation of the geometric parameters and the driving parameters, the statics and kinematics analysis of the clamping mechanism and the driving mechanism; The 3D virtual prototype modeling and dynamic virtual simulation analysis of the crawling robot are carried out. Based on the research of underactuated mechanism, this paper applies underactuated mechanism to crawler robot, designs clamping structure of crawling robot, and reduces the complexity of structure and operation. The static model and clamping stability under envelope clamping are analyzed by means of the theory of force seal and shape closure, and the driving system of crawling robot is designed by using a variety of sensors, motors and actuators. The modeling and dynamic simulation of the virtual prototype model are carried out by using the three-dimensional software SolidWorks and the dynamics analysis software ADAMS, respectively. The rationality and feasibility of the design are verified. Compared with the general crawling robot, the link underactuated crawling robot has the advantages of less driving components, compact structure, simple control and large load crawling adaptability. The application of underactuated mechanism to crawling robot can not only enhance the practicability of crawler robot, but also expand its application space to a certain extent, thus it can serve industry, agriculture, aviation and aerospace, military affairs and so on.
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242

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本文編號：2309331