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微型仿生机器人系统的研究

作　者: 张扬
导　师: 颜国正
学　校: 上海交通大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 四足机器人 仿生机器人 微型机器人 仿生学 微电子机械系统 连杆机构 微型仿生蠕动机器人 直线驱动器 微机电系统
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


相比轮式和履带式移动机器人,基于仿生学原理的足式机器人虽然结构比较复杂,控制相对繁琐,但却有其独特的优点:足式机器人自由度多,可以实现复杂灵活的运动方式,且因为足式机器人行走过程中的支撑点是离散的,借助对立足点的判断和选择,可以在极不规则的路面上行走,适应性极强,在军事侦察、灾后搜救、航空航天、工业管道、医学检测等领域都有广泛的应用前景。本文介绍了一种微型仿生四足机器人,对其机械结构和运动方式进行了理论分析和软件仿真,并制作了机器人样机,其长度41mm,宽度49mm,高度29mm。利用两套平面连杆机构的有效组合,模拟了足式运动的抬腿、前跨、后拉等动作,实现机器人的爬行运动。通过可旋转式的机身实现机器人的转向,以微型电机配合微型齿轮减速器作为机器人驱动源。微型仿生蠕动机器人;仿生学;直线驱动器;微机电系统

全文目录


上篇 微型仿生四足机器人的研究  3-44
  摘要  3-4
  ABSTRACT  4-8
  第1章 绪论  8-19
    1.1 机器人发展与应用  8-12
    1.2 足式仿生机器人的研究现状  12-16
      1.2.1 多足仿生机器人  13-14
      1.2.2 四足仿生机器人  14-15
      1.2.3 两足仿生机器人  15-16
    1.3 微型机器人研究面临的困难  16-18
      1.3.1 执行器  16
      1.3.2 传感器  16
      1.3.3 无线供能和通信  16-17
      1.3.4 自主运动和控制  17
      1.3.5 可靠性和安全性  17-18
    1.4 本章小结  18-19
  第2章 机器人运动学设计思路与方案分析  19-25
    2.1 机器人设计要求  19
    2.2 机器人运动步态研究  19-21
      2.2.1 方案1 单动力腿步态  19-20
      2.2.2 方案2 双动力腿步态  20-21
    2.3 机器人腿部动作分析  21-22
    2.4 转向运动的实现  22-24
      2.4.1 方案1 两侧速度差实现转向  23
      2.4.2 方案2 头尾两端机架相对旋转  23-24
    2.5 本章小结  24-25
  第3章 机械结构设计与分析  25-37
    3.1 整体设计  25
    3.2 驱动器  25-28
      3.2.1 直流电机  25-27
      3.2.2 步进电机  27-28
    3.3 腿部机构的设计  28-33
      3.3.1 曲柄摇杆机构  28-31
      3.3.2 曲柄滑块机构  31-32
      3.3.3 腿部机构的协调与整合  32-33
    3.4 四足传动机构的设计  33-34
    3.5 转向机构及机架设计  34-35
    3.6 UG总装仿真  35-36
    3.7 本章小结  36-37
  第4章 机器人系统研制  37-40
    4.1 机器人系统装配  37-38
    4.2 控制方案  38-39
    4.3 本章小结  39-40
  第5章 全文总结  40-42
    5.1 主要结论  40-41
    5.2 研究展望  41-42
  参考文献  42-44
下篇 微型仿生蠕动机器人的研究  44-72
  摘要  44-45
  ABSTRACT  45-47
  第1章 绪论  47-56
    1.1 课题研究的背景  47-48
    1.2 国内外关于肠道检查机器人研究概况  48-56
      1.2.1 医用内窥镜  48-49
      1.2.2 肠道诊查“胶囊”机器人  49-51
      1.2.3 肠道微创诊查微型机器人  51-56
  第2章 蠕动机器人运动学设计方案及分析  56-60
    2.1 仿尺蠖的蠕动方式  56-57
    2.2 仿蚯蚓的蠕动方式  57-59
    2.3 本章小结  59-60
  第3章 微型直线驱动器技术  60-66
    3.1 各种驱动方式的比较  60-61
    3.2 基于直流电机的驱动器设计  61-64
      3.2.1 行星轮减速箱  61-62
      3.2.2 摆线针轮减速箱  62-64
      3.2.3 蜗轮蜗杆减速箱  64
    3.3 控制电路设计  64-65
    3.4 本章小结  65-66
  第4章 全文总结  66-68
    4.1 主要结论  66
    4.2 研究展望  66-68
  参考文献  68-72
致谢  72-73
攻读研究生学位期间已发表或录用的论文  73-75

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人
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