学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

仿生甲虫可重构机器人机构建模与仿真

作　者: 陈波
导　师: 姜树海
学　校: 南京林业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 仿生可重构机器人建模仿真
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 167次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着机器人技术的发展,机器人的应用领域不断扩展,人们希望机器人能够更加灵活地适应各种工作环境,完成更为复杂的任务。传统机器人因其自身机械结构的限制,很难适应工作环境和工作任务的变化，而可重构机器人则可以很好的解决上述问题。我们将具有很强环境适应能力的甲虫的身体构造和运动机理运用到可重构机器人的研究中，提出“仿生甲虫可重构机器人机构建模与仿真”的课题。不难看出，仿生甲虫可重构机器人的研究对在非结构化环境或未知环境中执行特殊任务如空间及海底探索、军事侦察、核电站检修、灾难救援等具有重要的理论价值和实际意义。论文主要研究仿生甲虫可重构机器人的机械结构设计、运动步态规划、运动学建模、动力学建模以及运动仿真等相关问题。(1)论文详细介绍了可重构机器人和步行多足机器人的国内外研究现状，给出了论文研究的主要内容。(2)基于甲虫的身体结构特征，运用机器人机构学、仿生机器人设计方法等，确定仿生甲虫可重构机器人各组成单元的自由度和关节尺寸，设计可重构模块单元，利用三维实体设计软件SOLIDWORKS构建出机器人完整的物理模型。(3)根据甲虫的运动特点，进行仿生甲虫可重构机器人运动步态的规划，设计出不同运动模式下机器人直走和定点转弯的步态，得到相应的足端位置向量，为实现机器人的稳定行走提供理论支持。(4)运用D-H方法建立仿生甲虫可重构机器人坐标系，利用齐次变换法进行运动学分析。基于运动学分析结果，应用拉格朗日功能平衡法建立仿生甲虫可重构机器人动力学模型，并进行一系列的运动仿真。(5)利用三维实体设计软件SOLIDWORKS和机械系统动力学仿真软件ADAMS联合构建出复杂环境特征以及完整的仿生甲虫可重构机器人仿真模型，得到一系列仿真数据，为仿生甲虫可重构机器人物理样机的研究以及机构的优化提供了一定的理论依据。

全文目录

致谢  3-4
摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-17
  1.1 课题来源  8
  1.2 课题的研究目的及意义  8
  1.3 国内外可重构机器人研究现状  8-13
    1.3.1 国外可重构机器人研究现状  9-12
    1.3.2 国内可重构机器人研究现状  12-13
  1.4 国内外仿生多足机器人研究现状  13-16
    1.4.1 国外多足步行机器人研究现状  14
    1.4.2 国内多足步行机器人研究现状  14-16
  1.5 课题研究内容和主要工作  16
  1.6 小结  16-17
第二章仿生甲虫可重构机器人结构设计  17-28
  2.1 引言  17
  2.2 甲虫的结构特点  17
  2.3 仿生甲虫可重构机器人模型的建立  17-24
    2.3.1 机构模型及其自由度  17-18
    2.3.2 机器人本体设计  18-19
    2.3.3 机器人腿部设计  19-23
      2.3.3.1 电机选型  19-20
      2.3.3.2 连接模块的设计  20-23
    2.3.4 机器人可重构模块设计  23-24
  2.4 仿生甲虫可重构机器人机构实例分析  24-27
    2.4.1 六足机构模型  24-25
    2.4.2 四足机构模型  25-26
    2.4.3 四轮机构模型  26-27
  2.5 小结  27-28
第三章仿生甲虫可重构机器人步态规划  28-40
  3.1 引言  28
  3.2 步态的相关定义  28-29
  3.3 仿生甲虫可重构机器人典型步态分析  29-30
    3.3.1 六足运动典型步态分析  29
    3.3.2 四足运动典型步态分析  29-30
  3.4 仿生甲虫可重构机器人平动直行步态规划  30-33
    3.4.1 六足模式下的平动直行步态  30-32
    3.4.2 四足模式下的平动直行步态  32-33
  3.5 仿生甲虫可重构机器人定点转弯步态规划  33-37
    3.5.1 六足模式下的定点转弯步态  34-35
    3.5.2 四足模式下的定点转弯步态  35-37
  3.6 仿生甲虫可重构机器人步态规划实例仿真验证  37-39
    3.6.1 仿真结果  37-39
    3.6.2 仿真分析  39
  3.7 小结  39-40
第四章仿生甲虫可重构机器人运动学分析  40-52
  4.1 引言  40
  4.2 仿生甲虫可重构机器人位置分析  40-44
    4.2.1 坐标系的建立  40-41
    4.2.2 支撑腿位置分析  41-43
    4.2.3 摆动腿位置分析  43-44
  4.3 仿生甲虫可重构机器人运动分析  44-48
    4.3.1 摆动腿速度分析  44-45
    4.3.2 摆动腿加速度分析  45-46
    4.3.3 支撑腿速度分析  46-47
    4.3.4 支撑腿加速度分析  47-48
    4.3.5 四轮模式下仿生甲虫可重构机器人运动分析  48
  4.4 仿生甲虫可重构机器人运动学实例仿真验证  48-51
    4.4.1 仿真结果  48-51
    4.4.2 仿真分析  51
  4.5 小结  51-52
第五章仿生甲虫可重构机器人动力学分析  52-60
  5.1 引言  52
  5.2 摆动腿动力学分析  52-55
  5.3 支撑腿动力学分析  55-56
  5.4 四轮模式下仿生甲虫可重构机器人动力学分析  56-57
  5.5 仿生甲虫可重构机器人动力学实例仿真验证  57-59
    5.5.1 仿真结果  57-59
    5.5.2 仿真分析  59
  5.6 小结  59-60
第六章仿生甲虫可重构机器人仿真研究  60-67
  6.1 引言  60
  6.2 仿生甲虫可重构机器人仿真模型研究  60-63
    6.2.1 仿生甲虫可重构机器人模型假设  61
    6.2.2 仿生甲虫可重构机器人仿真模型的构建  61-63
  6.3 仿生甲虫可重构机器人仿真实验  63-66
    6.3.1 复杂环境的构建  63-64
    6.3.2 复杂环境下的仿生甲虫可重构机器人运动仿真结果  64-66
    6.3.3 复杂环境下的仿生甲虫可重构机器人运动仿真分析  66
  6.4 小结  66-67
第七章结论与展望  67-69
  7.1 引言  67
  7.2 作者的工作  67
  7.3 展望  67-69
参考文献  69-73
硕士期间发表论文及获奖情况  73-74
摘要  74-75
abstract  75-76

仿生甲虫可重构机器人机构建模与仿真

内容摘要

全文目录

相似论文