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《具有多运动模式可变形软体机器人研究分析_杜勇》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、...页眉料學省桌六彥UniversityofScienceandTechnologyofChina博士学位论义?..s‘:?.论文题目具有多逍动模式的可支形趺体軋I人研免作者姓名牡另学科专业精#仪眾及?机械导师姓名杨杰教提张世武到教提完成时间二〇一三年六月肀(S科摩裁水大摩博士学位论文具有多运动模式的可变形软体机器人研究作者姓名:杜勇学科专业:精密仪器及机械导师姓名:杨杰教授,张世武副教授完成时间:二?一三年五月二日UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissert
2、ationfordoctor'sdegree....页脚...页眉Theresearchonthedeformablesoftrobotwithmulti-locomotionmodesAuthor'sName:YongDuSpecialit:PrecisionInstrumentationandMachinerySupervisor:Prof.JieYang,Asso.Prof.ShiwuZhangFinishedtime:May2nd,2013中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文,是本
3、人在导师指导下进行研宄工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研宄成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名:柄签字日期:中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一,学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权,即:学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复
4、制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。口保密(__年)作者签名:iif签字日期:(J-in-(o导师签名:....页脚...页眉签字日期:、k摘要摘要具有无限自由度和连续变形能力,可在大范围内任意改变自身形状和尺寸的软体动物在自然界中具有极强的适应能力。发展具备类似能力的仿生软体机器人,一直是各国研究人员的目标。作为对仿生机器人研究的延续,仿生软体机器人通过主动变形和被动变形的结合使其具有出色的运动灵活性和对复杂环境的相容性,在军事、科研、
5、医疗等领域具有广泛的应用前景。针对当前仿生软体机器人存在运动模式单一,运动效率和环境适应能力不能有效兼顾的问题,本论文以能实现三种运动模式的仿生软体机器人为研究对象,围绕着仿生软体机器人三种运动模式的实现机制,开展了仿生软体机器人多运动模式实现原理研究,仿生软体机器人整体结构设计研究,仿生软体机器人运动特性研究以及内嵌SMA丝的平板弯曲驱动器动态特性研究等工作。论文的主要研究内容和成果如下:(1)通过分析自然界中各种软体动物的运动特点,在已有研究工作的基础上,结合形状记忆合金的特性,设计了一种将滚动运动、蠕动运
6、动和Q型运动方式集合在一起的可变形仿生软体机器人。在平坦路面上,通过自身的柔性变形推动仿生软体机器人向前滚动运动,以提高其运动速度和运动效率;在通过狭小空间时,身体展开采用蠕动运动以提高通过性;而遇到沟壑或者障碍时,身体变形釆用Q型前进提高其越障能力。通过对仿生软体机器人的三种运动模式进行详细的研究,获得了软体机器人实现三种运动模式的运动机理,然后在此基础上完成了软体机器人的总体方案设计。软体机器人采用模块化的设计思想,由运动单元和分离单元组成。每个运动单元包括了偏转单元和蠕动单元,设计了软体机器人的偏转单元和
7、蠕动运动单元以及头尾连接结构。(2)利用多刚体运动学仿真软件ADAMS对仿生软体机器人两种典型的运动模式,滚动运动和蠕动运动,进行运动学的仿真分析。基于伪刚体模型建立了仿生软体机....页脚...页眉器人在ADAMS中的滚动仿真模型,通过调整弹簧力的施加时序,使得机器人的滚动达到最优,获得了仿生软体机器人在X轴方向(滚动方向)和Y轴方向(垂直于滚动运动方向)的运动位移和速度曲线图,给出了仿生软体机器人滚动运动的控制策略。建立了软体机器人在ADAMS中的蠕动运动仿真模型,采用微型锯齿结构来模拟仿生刚毛结构和粗糙的
8、地面,获得了软体机器人在X轴方向(蠕动运动方向)上的运动位移和速度曲线图,并分析了运动特性。利用实验室现有的材料和设备,加工一个仿生软体机器人的原理样机,米用AB胶来粘结软体机器人的各个运动单元,简化了软体机器人的结构,设计了可同时控制24路SMA偏转驱动器的仿生软体机器人运动控制系统。验证了采用粘结的方式连接仿生软体机器人头尾可以从环形运动状态转换到直线运动状态,以及通过实验的方法对
