發(fā)布時間：2018-01-02 10:04

  本文關鍵詞：基于萬向機構的仿生蛇的運動控制研究　出處：《北京理工大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：自1972年世界上第一臺仿生蛇樣機誕生以來,國內外對仿生蛇運動控制的研究日漸深入,以日本東京工業(yè)大學的hirose教授、中科院沈陽自動化研究所的馬書根和上海交通大學的黃恒等人為代表,對仿生蛇的運動控制進行了大量研究,提出了多種控制方法并在樣機中得到應用,賦予了仿生蛇更強的機動性和靈活性。本文在他們的研究基礎上,對仿生蛇的運動控制,包括直線行駛控制、轉彎運動控制和側移運動控制進行研究。通過建模仿真和樣機實驗對幾種典型的傳統(tǒng)控制方法進行驗證,并基于此提出兩種新的轉彎控制方法。同時本文提出了一種仿生蛇樣機的控制系統(tǒng)方案,并基于此完成了S01仿生蛇樣機的研制。主要研究內容如下:(1)對仿生蛇的機械結構、運動機理進行研究基于國內外眾多研究機構和學者的研究成果上,對仿生蛇的機械結構和運動機理進行總結和研究。介紹十字型萬向節(jié)關節(jié)連接結構,并在生物蛇運動機理的研究上,對仿生蛇的幾種典型運動方式進行研究。(2)仿生蛇的運動控制研究基于hirose、馬書根、黃恒等人的研究,對仿生蛇直線行駛控制、轉彎運動控制和側移控制進行了研究,通過MATLAB建模仿真實驗總結出它們的優(yōu)缺點和應用場景,為切線、組合控制法和S01仿生蛇控制策略的提出提供理論依據(jù)。(3)新的轉彎控制法研究基于仿生蛇的運動控制研究,針對傳統(tǒng)仿生蛇轉彎控制法存在的諸如關節(jié)角度不連續(xù)、在轉彎時不能充分保持蛇形曲線和轉彎效率不高等問題,本文創(chuàng)新性的提出了切線控制法和組合控制法,很好的解決了上述問題,并通過MATLAB建模仿真實驗對該控制方法進行驗證。(4)仿生蛇控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)研究本文提出了實驗室的第一代仿生蛇樣機S01的控制系統(tǒng)方案,并協(xié)助實驗室團隊完成了樣機研制、控制系統(tǒng)搭建,實現(xiàn)了基于PC機的中央控制主系統(tǒng)、仿生蛇關節(jié)控制子系統(tǒng)的S01仿生蛇樣機控制系統(tǒng),通過樣機實驗證明了此方案的可行性。通過仿真和樣機實驗證明:本文研究的直線行駛控制、轉彎控制和側移控制是可行的,其中切線控制法和組合控制法在仿生蛇轉彎控制方面,轉彎控制效果明顯,適用范圍廣,相較于傳統(tǒng)控制方法有明顯優(yōu)勢;本文提出的仿生蛇控制系統(tǒng)方案在實際的運動控制中是可行的。
[Abstract]:This paper studies the motion control of bionic snake based on the research results of bionic snake ' s motion control , including linear travel control , turning motion control and side - shift control . ( 4 ) The design and realization of the bionic snake control system is studied in this paper . The control system scheme of the first generation bionic snake prototype in the laboratory is proposed . The control system is set up by the laboratory team , and the feasibility of the scheme is proved through the simulation and prototype experiment . The simulation and prototype experiment show that the linear travel control , turning control and side - shift control are obvious advantages .

【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB17;TJ5

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 孫洪;馬培蓀;王光榮;;蛇形機器人的一種蠕動步態(tài)(英文)[J];Journal of Southeast University(English Edition);2007年04期

2 趙鐵石;李娜;;蛇形機器人動力學建模的虛設機構法[J];機械工程學報;2007年08期

3 李斌,葉長龍;蛇形機器人的扭轉運動研究[J];中國機械工程;2005年11期

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本文編號：1368739