毕业设计（论文）-仿生机器蛇的设计与仿真

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1、仿生机器蛇设计和仿真研究上海电力学院本科毕业设计（论文）题　　目：　仿生机器蛇的设计与仿真　　　　院　　系：　电力与自动化工程学院　专业年级：测控技术与仪器学生姓名：　　学号：指导教师：　　　　　　　　　仿生机器蛇设计和仿真研究【摘要】在仿生机械学中，模仿生物蛇而衍生的机器蛇将逐渐具备灵活的变形特征。具有多于确定机器人空间位置和姿态所需的自由度，使得它可摹仿生物蛇的运动状态，在许多的领域具有广泛的应用前景。本文提出了一种类似正弦波形的7关节三动杆蛇形机器人结构，并对该机器人的步态进行了分析，对其前进的方式进行了数学建模设计，最

2、后使用软件ADAMS2007进行运动的计算机建模和模拟仿真，通过仿真，验证了模型的步态过程与端点的轨迹曲线。为该蛇形机器人在具体设计制造前提供了理论和仿真。关键词：蛇形机器人；运动模拟；ADAMS建模仿真仿生机器蛇设计和仿真研究【Abstract】Insimulationmechanics,snake-machinewhichderivesfromsimulatingbiologicalsnakesbecomesmoreandmoreflexible.Snake-machineisahighlyredundantrobotwh

3、ichhasmorefreedomswhichisneededinspacelocationandgesturesthandefiniterobot,thusitcansimulatethemovementofsnakeandhasabetterprospect:forexampleitcanexecuteinvestigationmissions、minesweepingandsearching.Thevariationofmovementmakesithasabetterabilityofadaption,everyjoi

4、ntderivedseparately,ithasastrongloadcapacityandeasymaintenance.Thisarticleprovidesastructureofsinusoidalsevenjointssnake-machine,andgivesaconclusionbyusingthesoftwareADAMS2007toexecutethemodelingofmotionandsimulation.Thissnake-machinegivestheoryandsimulationbeforesp

5、ecificdesignandmanufacturing.KeyWords:Snake-likerobot；Motionsimulation；ADAMSModelingandSimulation仿生机器蛇设计和仿真研究目录1绪论11.1课题研究的背景及意义11.2仿生机器蛇的研究现状及发展11.2.1　国外研究现状11.2.2　国内研究现状51.3蛇的运动方式61.4本文的研究内容72仿生机器蛇的运动分析及步态研究92.1引言92.2仿生机器蛇运动模型92.2.1仿生机器蛇的侧向运动模型92.2.2仿生机器蛇的蠕动运动模型10

6、2.3仿生机器蛇的步态研究112.3.1仿生机器蛇的模型结构设计112.3.2仿生机器蛇的步态研究112.3.2仿生机器蛇的步态与位移分析122.3.3仿生机器蛇各连杆间的相对角位移142.3.4仿生机器蛇设计142.4本章小结163仿生机器蛇的ADAMS仿真173.1ADAMS软件介绍173.2仿生机器蛇的ADAMS仿真流程183.3仿生机器蛇的ADAMS仿真模型参数193.4仿生机器蛇的ADAMS仿真结果分析与验证213.5本章小结274总结284.1结论284.2展望28致谢29参考文献30附录31附录1：ADAMS中的

7、STEP和IF函数及方形波函数31附录2：ADAMS中的约束关系33附录3：万向节34仿生机器蛇设计和仿真研究1绪论1.1课题研究的背景及意义蛇的生存环境是非常多样化的：森林、沙漠、山地、石堆、草丛、沼泽甚至湖泊。它独特的蜿蜒爬行方式使其在各种生态条件下都随遇而安、运动迅速自如。蛇可以爬树、游水、钻洞、绕过障碍物、穿越沙漠，在平坦的地面爬行更是能达到行动如飞。蛇的身体，虽然只不过象一条绳子，但功能强大：在前行的时候可以当“腿脚”，在攀爬的时候可以当“手臂”，而在攫取东西时又可以当“4手指”。在仿生机械学中，模仿生物蛇而诞生的仿

8、生机器蛇将逐渐具备这些特性。仿生机器蛇是一种高冗余度移动机器人，具有多于确定机器人空间位置和姿态所需的自由度，使得它可摹仿生物蛇的运动状态，在许多领域具有广泛的应用前景。在军事方面，它可以是未来战场上的重要侦察、监视和攻击武器，能以可接受的成本执行某些有价值的任务：还可用于战