水黽能夠在水面上飛快地滑行、跳躍,具有能耗低、效率高、對水面的破壞小、噪聲低等特點,吸引了國內外越來越多的學者開展理論相關研究,并設計了多款仿水黽水面運動機器人。生物研究表明,生物水黽劃水時,驅動腿能夠順應水面產生柔性變形,有效提高其運動性能和運動穩(wěn)定性。但當前的仿水黽機器人樣機普遍采用剛性驅動腿,忽略了生物水黽驅動腿柔性特點,此外對生物水黽柔性驅動腿劃水變形和受力的理論研究還未見相關報道。本文結合國家自然科學基金“仿水黽水面滑跳復合運動機器人及其水動力學研究”,針對基于柔性驅動腿的仿水黽水面劃行機器人及其相關領域展開研究。首先,針對當前仿水黽柔性驅動腿劃水變形、受力相關理論缺乏的問題,基于微單元懸臂梁理論建立柔性驅動腿劃水變形、受力模型,并據此分析彈性模量、幾何形狀、劃水速度和劃水深度等參數(shù)對柔性驅動腿劃水受力、變形及做功的影響。為后續(xù)柔性驅動腿劃水受力實驗和仿水黽機器人設計提供參考。其次,開展柔性驅動腿水面劃水運動實驗分析�；诟軛U原理搭建柔性驅動腿劃水受力測量平臺,實現(xiàn)柔性驅動腿劃水過程受力的實驗測定,驗證柔性驅動腿劃水模型的有效性;通過開展柔性驅動腿不同參數(shù)劃水實驗,獲得了不同材...

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1生物水黽

圖1-1生物水黽成年水黽體長約2cm，重0.01g年水黽腿部各關節(jié)尺，此外當水黽的長度分別約為2.5mm、7mm和參考生物水黽本身腿部的尺寸，尺及運動所需的力。表1-1典型成年

圖1-4水黽漂浮狀態(tài)

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文撐力的作用，結果表示水黽支撐腿幾個關節(jié)處的彎曲變形能夠有效提高支撐，認為這部分作用甚至比超疏水性的作用更大。2015年，JianlinLiu等[6]再次行實驗，證明了柔性支撐腿能夠很大程度上提高水黽的支撐力。由此可知，黽作為一種水面生物存在，仰....

圖1-5支撐腿變形[9]

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文撐力的作用，結果表示水黽支撐腿幾個關節(jié)處的彎曲變形能夠有效提高支撐，認為這部分作用甚至比超疏水性的作用更大。2015年，JianlinLiu等[6]再次行實驗，證明了柔性支撐腿能夠很大程度上提高水黽的支撐力。由此可知，黽作為一種水面生物存在，仰....

圖1-6水黽運動過程

圖1-4水黽漂浮狀態(tài)圖1-5支撐腿變形[9]1.2.4水黽運動特點水黽在水面上運動分為兩種：一種是水面滑動，一種是水面跳躍。圖1-6中a為水面滑動，b為水面跳躍，c為水面跳躍的俯視視角[23,41]。其中水面滑動通過中腿以橢圓形軌跡快速向后劃過水面，獲得驅動....

本文編號：4016923