仿壁虎爬行机器人运动步态研究【毕业论文】

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1、本科毕业论文（20届）仿壁虎爬行机器人运动步态研究专业：机械设计制造及其自动化摘要：在自然界中壁虎凭借着脚底强大的吸附能力以及能轻松外翻、内收、扭转的脚趾对脚底刚毛的灵活控制能力成就它超凡的能力。以此其进行研究对机器人的设计是十分必要的。本文以壁虎为仿生对象介绍当代仿壁虎机器人研究背景及意义。分析了仿壁虎机器人的研究方向。主要对壁虎的运动过程进行研究，设计规划了几种步态并进行仿真研究。并对脚掌进行显微研究，对仿壁虎刚毛列阵的制造技术研究。最后通过研究分析，对仿壁虎机器人的结构及控制原理进行设计。关键词：仿壁虎机器人；爬壁机器人；步态规划；GaitDe

2、signforaBionicGeckoCrawlingRobotAbstract：Innaturewithfootstrongadsorptiongeckoabilityandcaneasilyevaginate,adduction,reversetoesonfootbristlesflexiblecontroltheabilityofachievementitextraordinaryability.Thisstudythemontherobotdesignisverynecessary.Basedongeckoforbionicobjectint

3、roducescontemporarygeckorobotresearchbackgroundandsignificance.Analysesthegeckorobotresearchdirection.Themovementprocessofgeckomainlystudied,designplanningseveralgaitandforsimulation.Andonfoot,microscopicstudyofthearraygeckobristlemanufacturingtechnologyresearch.Finally,through

4、researchandanalysisonthestructureofthegeckorobotdesignandcontrolprinciple.Keywords：Geckoinspiredrobot;wall-climbingrobot;gaitplanning;目录1绪论11.1引言11.2壁虎机器人的发展状况及其重要性11.3国内外壁虎机器人的研究成果21.4壁虎机器人研究面临的问题31.5本文的主要研究内容32壁虎的运动机理研究42.1引言42.2壁虎运动步态研究42.3壁虎爬壁机理研究52.4本章小结53壁虎机器人脚掌粘性材料研究63.1

5、引言63.2壁虎脚掌的微观结构及吸附机理63.3仿壁虎刚毛阵列的制造技术73.4本章小结84壁虎机器人机构设计84.1引言84.2机构设计的基本思想84.3壁虎机器人腿部方案设计84.4稳定性度量94.5对角步态规划104.5.1步态规划104.5.2步态仿真114.6三角步态规划164.7基于电机驱动方案的机构设计16204.8本章小结185总结185.1本文主要工作和结论19参考文献20201绪论1.1引言本章主要介绍当代仿壁虎机器人研究背景及意义。分析了仿壁虎机器人的研究方向。1.2壁虎机器人的发展状况及其重要性机器人技术是一个科学技术发展的一

6、个综合性的结果，是推动社会经济发展的一门重要科学技术，它不但可以提高人们的生产效率，还可以代替人们完成危险的工作，甚至完成一些人们所不能胜任的工作。自美国在1962年研制出世界上第一台机器人以来，经过近40年的发展，机器人技术已经由第一代简单个体机器人，第二代具备了感觉能力的机器人到第三代智能机器人。今天，智能机器人的应用已经应用到各行各业。随着人们探索太空、开发海洋、军事作战等需求的增加，人们对机器人提出了更高的要求。而生物灵巧的运动机构和模式为机器人的创新提供了源泉。从20世纪50年代以来，人们用化学、物理学、数学等技术对生物进行深入的研究，使得

7、人们对生物体功能机理的认识有了飞速的发展。生物学家与工程师们的积极合作使得生物学与工程学互相渗透于，1960年9月一门新的科学仿生学正式诞生。仿生机器人就是模仿生物外部形状、运动原理、及行为方式的机器人。科学家创造出了许多仿生机器人,如机器鱼、机器蛇、机器蝇，以及生物机器人等。壁虎是一种可攀爬光滑的平面和垂直面，甚至能越过光滑的天花板。科学家以壁虎为研究模仿对象，已经研制出了各种爬壁机器人。他们在民用及军用上有着极其广泛的应用，民用领域他可以代替人们清洗高楼大厦的外墙面和玻璃，检测舰船船体等，在军用领域，可以进行窃听等。因而越来越受到人们的的重视。而

8、传统爬壁机器人的吸附原理限制了其工作环境和范围。而壁虎的吸附原理为突破传统机器人的限制提供了新的研究方向。机