偵察機器人是一種特殊的移動機器人,需要有卓越的機動性能以及優(yōu)異的隱蔽工作能力。本課題即是面向災后搜救、建筑檢測、軍事偵察等需求,研制一種具有陸空兩棲運動能力,具備偵察、感知、操作等功能的機器人。本文從需求出發(fā),總結比較了空中以及陸地行動方式的優(yōu)劣,提出了一種結合旋翼以及仿生爬行兩種運動模式的飛爬機器人,模仿螳螂的運動姿態(tài),研制機器人樣機并進行了仿真驗證及試驗研究。根據(jù)昆蟲腿結構,本文設計了三段式仿生腿,求解了單腿的最大步長、最大越障高度等指標,指導了腿節(jié)比例的優(yōu)化設計。進一步建立了結合控制的機構動力學模型,對機器人在飛行著陸狀態(tài)下的響應進行了仿真。制造了樣機并將試驗與仿真結果進行比較,驗證了控制算法的有效性以及仿真模型的準確性。生物腿部的柔性在足式運動過程中起到重要的作用。據(jù)此,本文提出了一種小型串聯(lián)粘彈性驅動器,并針對該驅動器開發(fā)了閉環(huán)位置以及力控制算法。為精確識別驅動器的參數(shù),對所用的聚氨酯肌腱建立了五項Mooney-Rivlin超彈模型疊加Prony級數(shù)表示的粘彈模型,取得了良好的擬合效果�；�于該本構模型,建立了驅動器的仿真模型,結合研制的試驗平臺,驗證了驅動器的實用性及控制算法的...

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1 MALV II飛爬機器人[2]

MALV是一種高度仿生的飛爬結合的機器人,利用電機驅動一對輪足用以在地面爬行,利用螺旋槳作飛行動力,采用柔性的固定翼的形式飛行。其第二代產(chǎn)品MALVII機身長21.6厘米。翼展30.5厘米,總重118克,空中飛行速度可達11米每秒,飛行續(xù)航15分鐘,地面運動速度0.3米每秒,爬....

圖1-2仿生多模態(tài)機器人DALER[3]

LudovicDaler等人研制了一種仿蝙蝠機器人,利用螺旋槳配合固定翼的形式進行飛行,機翼可以折疊變形,能夠在地面運動狀態(tài)下收起,并利用翼端旋轉的三角形部分進行爬行。該機器人質量約400克,翼展達到了72厘米,飛行速度最高可達20米每秒,爬行速度較低,為6厘米每秒[3]。同樣....

圖1-3兩棲機器人SCAMP[4]

斯坦福大學的MorganTPope等人研制了一種采用旋翼作為的動力的兩棲機器人SCAMP,不同的是它可以通過自身結構引導,自主從飛行狀態(tài)調整姿態(tài)攀附在垂直墻面上,利用其仿生抓鉤在墻面上爬行。在著墻以及爬行的過程中,旋翼提供的推力能夠輔助機器人穩(wěn)定姿態(tài),直至產(chǎn)生足夠的附著力;在....

圖1-4飛行爬壁兩棲機器人[5]

南京理工大學劉永等人設計了一種兼具有飛行以及爬壁兩棲能力的機器人[5],其利用旋翼作為飛行平臺,搭載兩個互相獨立運動的吸附足,吸附足采用真空吸附的方式攀附在平面上,兩個足交替攀附即可實現(xiàn)爬壁功能,如圖1-4所示。該機器人運動靈活,可以吸附在任意光滑平面上并利用雙足爬行或靜默棲息,....

本文編號：4023546