生物的運動方式多種多樣,而波形運動作為自然界最基本的運動方式之一,由于其所具有的多自由度,因而擁有更強的靈活性和適應性。生物蛇被廣泛地作為研究波形運動機理的研究對象,但是其龐大的神經系統(tǒng)和復雜的肌肉骨骼結構,阻礙了波形運動機制的深入研究。在波形運動研究中,因為秀麗隱桿線蟲(C.elegans)與生物蛇的運動形體及方式相似,并且具備結構簡單、易于分析等優(yōu)點,所以該線蟲為研究波形運動機制提供了一個理想的研究模型。仿生機器人路徑規(guī)劃研究具有重要的實用與社會價值,因此本文針對秀麗隱桿線蟲波形運動特征,對爬蟲機器人系統(tǒng)、波形運動模式、路徑規(guī)劃等方面進行了研究。本文研究工作可分為以下三個部分:1.仿生爬蟲機器人系統(tǒng)的構建。本文分析了秀麗隱桿線蟲本體感受回饋機制下波形運動的原理,并對其肌肉解剖結構進行了研究,由此建立了線蟲身體模型。同時,也分析了該線蟲的幾種基本運動行為,在這些行為基礎上,選擇了組成爬蟲機器人系統(tǒng)的元件,構建了仿生爬蟲機器人。2.秀麗隱桿線蟲波形避障行為仿真。根據秀麗隱桿線蟲波形運動的機理,建立了波形運動數(shù)學模型和線蟲轉向模型。然后利用探測感受器來獲取線蟲與環(huán)境中障礙物的相對位置關系... 

【文章來源】：重慶郵電大學重慶市

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

線蟲波形運動模式

選取了相應的功能模塊，并且保證所構建的爬蟲機器人波形運動行為基本功能正常。圖2.6 爬蟲機器人原理圖運動行為運動邏輯肌肉模型 波形運動運動決策控制器連桿結構決策能力肌肉系統(tǒng)提出 控制產生轉化學習建模構建控制感知爬蟲機器人

固定螺絲口分別與不同關節(jié)相連接，這樣電機收到指令發(fā)生偏轉時，就可以產生關節(jié)間的相對偏轉。這種方案在結構上不復雜，而且后期處理也較為容易。圖2.8 電機直接驅動方案 圖2.9 AX-12A舵機電機選用的是Dynamixel系列機器人舵機AX-12A舵機。AX-12A舵機如圖2.9所示，該電機具有智能化程度高、便于操作控制、集成程度高、負載能力高和輸出穩(wěn)定等優(yōu)點。并且其不同于傳統(tǒng)舵機采用PWM控制運動，而是通過串行通信的方式。相對于其他舵機（只作為單純的執(zhí)行器）來說，該舵機能夠提供角度、角速度、力矩、電機溫度等實時反饋信息，對于研究相關機制提供了很好的硬件設備。AX-12A舵機的具體參數(shù)如表2.1所示。表2.1 AX-12A舵機的相關參數(shù)型號 AX-12重量(g) 55減速比 1/254輸入電壓(V) 7 10最大扭矩(kgf·cm) 12 16.5轉速(s/60°) 0.269 0.1962.3.4 通訊模塊無線通訊模塊XBee采用的是Zig Bee無線通訊協(xié)議，提供遠程通信的硬件基礎。因為所選擇的控制器集成了XBee模塊的網絡套接字，這成為選擇此模塊最主要的

【參考文獻】：
期刊論文
[1]改進人工勢場法的移動機器人路徑規(guī)劃分析[J]. 仇恒坦,平雪良,高文研,貝旭穎.  機械設計與研究. 2017(04)
[2]基于人工勢場和RRT算法的機器蛇水下三維避障算法[J]. 李東方,王超,鄧宏彬,李科偉.  兵工學報. 2017(S1)
[3]改進遺傳算法在移動機器人路徑規(guī)劃中的應用研究[J]. 王雷,李明,蔡勁草,劉志虎.  機械科學與技術. 2017(05)
[4]基于模糊邏輯的移動機器人避障研究[J]. 劉祖兵,袁亮,蔣偉.  機械設計與制造. 2017(03)
[5]基于幅值調整法的蛇形機器人避障研究[J]. 盧振利,謝亞飛,劉超,單長考,李斌.  高技術通訊. 2016(Z1)
[6]機器人BP神經網絡避障控制模型構建及仿真[J]. 張素芹.  西安工業(yè)大學學報. 2015(08)
[7]基于微分幾何的蛇形機器人動力學與控制統(tǒng)一模型[J]. 郭憲,馬書根,李斌,王明輝,王越超.  中國科學:信息科學. 2015(08)
[8]基于遺傳算法的蛇形機器人CPG模型參數(shù)優(yōu)化[J]. 連曉峰,郭衛(wèi)平,廉小親,蘇中,趙旭.  計算機工程與設計. 2015(07)
[9]基于動力學與控制統(tǒng)一模型的蛇形機器人速度跟蹤控制方法研究[J]. 郭憲,馬書根,李斌,王明輝,王越超.  自動化學報. 2015(11)
[10]基于三次樣條插值函數(shù)的蛇形機器人軌跡規(guī)劃[J]. 韓彥肖,彭書華.  北京信息科技大學學報(自然科學版). 2015(03)

碩士論文
[1]攀爬蛇形機器人運動控制與關節(jié)轉矩分析[D]. 陳春煦.華南理工大學 2016
[2]基于姿態(tài)規(guī)劃的攀爬蛇形機器人研究與實現(xiàn)[D]. 林維河.華南理工大學 2015



本文編號：2940344