飞行吸附机器人的自主控制技术研究

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1、声明尸明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均己在论文中作了明确的说明。研究生签名：列：因耋≯心年名月“日学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权’其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。

2、研究生签名：硕士学位论文飞行吸附机器人的自主控制技术研究摘要0IllllIIIIIIIIlllllJIllIIIY2521860目前，世界发达国家投入了大量经费研究地面移动机器人如Bigdog、Packbot等，以及空中飞行机器人，这些机器人各有优势，但都有其局限性，因此开展具有飞行、吸附能力的机器人研究具有重大的科学意义和理论价值。受蝙蝠类动物的启发，本文提出了一种飞行吸附机器入，该机器人拥有飞行的能力，所以它可以远距离快速移动；同时它也具备吸附能力，因此它可以低功耗栖息在目标物体的表面。本文提出的机器人主要由微型四旋翼结构和小型吸附

3、装置组成。因为本文设计的吸附装置重量轻，效率高，因此开发的机器人不仅能够长距离飞行、越障，也可以以较低功耗栖息在壁面，而这些非常适用于工业以及军事上执行相关危险任务，如高层建筑的侦察等。为了进一步深化研究围绕该机器人的科学问题，在系统设计时对多个方面进行了讨论，主要包括飞行机制、吸附机制、系统集成和控制系统设计等，并详细介绍了离心泵吸附装置和真空泵吸附装置的开发，同时对比较前沿的静电吸附进行了研究。为了进一步降低功耗，本文同时进行了结构优化和吸附优化。在此基础上，本文开发了几种飞行吸附机器人原型，并实际验证了设计思路的正确性。在飞行、吸

4、附两种模态转换瞬态过程中，由于外力的约束导致正常飞行控制规律不再适用，且很容易损坏机器人。本文旨在提出一种柔性力控制方法，使得飞行吸附机器人可以平滑与壁面接触。因此本文首先建立了该机器人的动力学模型，并设计了阻抗控制方法，用以调整机器人与壁面环境的接触力。该机器人执行相关任务可以按顺序分为几个阶段。首先，通过位置控制使机器人逐渐靠近预定目标，并尝试接触；然后，控制机器人以恒定力与壁面接触。本文通过仿真实验验证了所提控制算法的可行性。最后对所开发的飞行吸附机器人原型进行多次飞行吸附实验，根据实验结果，调整控制参数和进一步改进机器人结构，最

5、终实现了机器人多方位的飞行吸附。关键词：飞行吸附机器人，吸附机制，低功耗优化，阻抗控制AbStI-dct硕士学位论文AbstractCurrently,developedcountrieshaveinvestedalotoffundingforresearchesongroundmobilerobots，suchasBigdogandPackbot，aswellasairflyingrobots．AllhavetheirOWaprioritiesandlimitations．Thereforeitwillbeprovidedwithim

6、portantresearchsignificanceandtheoreticalvaluetoperformresearchesonthemechanismsofaflyingandadhesionrobot．Inspiredbythebat-likeanimals，theflyingandadhesionrobotiscreatlyadvanced．ThenovelrobotOW／1StheabilityofflySOthatitcantransferforlongdistanceandwiththeabilityofadhesio

7、nSOthatitcanbesuspendedonthecoarsesurfaceoftaskedobjectswithallkindsofposewithlowenergy·consumption．Amicroquadrotorandminiadhesiondeviceareemployedfortherobot．Theadhesiondeviceislight-weightandhigh-efficientSOthatthedevelopedrobothastheadvantageofbothlongdistanceflyingwi

8、thovercomingobstaclesandlongtimestop、析thlowenergyconsumption．whicharestronglyneededbyvariousindustriesa