开题报告仿猿双臂手大阻尼欠驱动连续移动控制与实验

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1、目录1.1课题来源11・2课题研究的背景和意义12国内外在该方向的研究现状22.1灵长类动物的悬臂摆荡生物学与建模研究22.2灵长类仿生机器人研究现状44.1.2.1国外研究状况44..2.2国内研究状况82.3欠驱动机器人研究现状83.1国外研究状况92.3.2国内研究状况92.4大阻尼欠驱动机器人研究现状102.4.1国外研究状况102.4.1国内研究状况112.5国内外文献综述的简析113主要研究内容123.1机器人连续移动控制的理论方法的研究143.2机器人的结构设计与改进153.3机器人实物平台

2、搭建与参数识别153.4机器人大阻尼摩擦特性实验研究153.5机器人连续移动的控制仿真与实验154研究方案及进度安排，预期达到的目标和取得的研究成果164.1研究方案164.1.1基于能量和构形的摇起方法164.1.2机器人连续移动抓杆的控制方案164.1.3摩擦轮机构设计与机器人整体减重设计174.1.4机器人参数识别与欠驱动关节的摩擦特性曲线的测定184.1・5机器人实验方案184.2预期达到的目标184.3已取得的研究成果194.3.1摩擦轮机构的设计194.3.2机器人的动力学推导及系统方程建模2

3、04.4进度安排215为完成课题已具备和所需的条件和经费216预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施216.1预计研究过程中可能遇到的困难和问题216.1解决的措施22参考文献22课题来源及研究的背景和意义1.1课题来源本课题屈于自拟课题1.2课题研究的背景和意义生物经过亿万年的演变，在结构、功能执行、信息处理、环境适应、自主学习等多方面具有高度的合理性、科学性和进步性。生物可以适应未知的工作环境、完成复杂的精巧的高难度的工作任务，其高精确度、高灵活性、高可靠性、高鲁棒性、高智能性是机器人的研

4、究中梦寐以求的目标，因此诞生了仿生机器人学山。在仿生机器人研究中，放生移动机器人是一个热门的领域，主要分为水中，陆地，空中三类仿生机器人⑵，水中有仿生鱼，空中有仿生苍蝇，仿生蜻蜓等，而陆地仿生机器人更繁多，从无肢生物如仿生蛇，到双足，四足，六足甚至是多足机器人如仿生蟆蚣，一直都有许多研究。但是，仿猿悬臂摆荡运动作为一种比较特殊的移动方式，不能按足的多少进行分类，其摆荡运动示意图如图l-lo显然，猿猴在树枝间的摆荡运动与其他地面移动方式有很大区别，它所支撑身体所依靠的介质不在身体下面而是在上面，而且是不连续

5、的。然而有趣的是,灵长类动物的摆荡速度与人类步行速度相当，为1IB/S,当它们受到惊吓或遭遇天敌时,会及吋转变为快速悬臂飞跃运动，其速度可达10m/s,与世界级短跑健将速度相当⑴。研究灵长类动物是如何做到在复杂严格的条件下进行灵活又快速的移动，是仿猿悬臂摆荡机器人研究的直接意义。了解悬臂运动的物理结构和运动方式的合理性，有利于促进相关学科的发展，填补仿生学的一个重要分支。图1-1仿猿悬臂摆荡运动示意图仿猿悬臂摆荡结构在单臂支撑时是一个欠驱动系统。灵长类抓握树枝的手腕与树枝之间可以相对转动，而不像双足步行脚

6、与地而不发生滑移。因此，仿猿机器人也应是一个欠驱动机器人。所谓欠驱动机器人，是指独立的控制输入维数少于系统自由度的机器人。它具有重量轻、成本低、能耗低等众多优点，一直是机器人研究领域的热点。欠驱动系统主要分为两类：第一类是运动受限欠驱动系统，第二类是欠驱动机械臂，如Acrobot和Pcndubot等系统中的旋转臂的转动⑷。而Acrobot与简化为两杆结构的仿猿机器人的动力学模型极为类似，如图1・2,因此两者可以相互借鉴。日前，这类欠驱动课题来源及研究的背景和意义1.1课题来源本课题屈于自拟课题1.2课题研

7、究的背景和意义生物经过亿万年的演变，在结构、功能执行、信息处理、环境适应、自主学习等多方面具有高度的合理性、科学性和进步性。生物可以适应未知的工作环境、完成复杂的精巧的高难度的工作任务，其高精确度、高灵活性、高可靠性、高鲁棒性、高智能性是机器人的研究中梦寐以求的目标，因此诞生了仿生机器人学山。在仿生机器人研究中，放生移动机器人是一个热门的领域，主要分为水中，陆地，空中三类仿生机器人⑵，水中有仿生鱼，空中有仿生苍蝇，仿生蜻蜓等，而陆地仿生机器人更繁多，从无肢生物如仿生蛇，到双足，四足，六足甚至是多足机器人如

8、仿生蟆蚣，一直都有许多研究。但是，仿猿悬臂摆荡运动作为一种比较特殊的移动方式，不能按足的多少进行分类，其摆荡运动示意图如图l-lo显然，猿猴在树枝间的摆荡运动与其他地面移动方式有很大区别，它所支撑身体所依靠的介质不在身体下面而是在上面，而且是不连续的。然而有趣的是,灵长类动物的摆荡速度与人类步行速度相当，为1IB/S,当它们受到惊吓或遭遇天敌时,会及吋转变为快速悬臂飞跃运动，其速度可达10m/s,与世界级短跑健将速度相当⑴。研