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一种新型仿生游动机器人研究

作　者: 刘耀东
导　师: 陈柏
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 仿生学鞭毛菌螺旋动脉游动控制
分类号: TP242.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

游动微型机器人由于非接触、无摩擦,能源利用率高的优点,已经成为国内外介入机器人研究的热门课题之一。注意到,鞭毛菌在运动过程中会呈现螺旋状,运动的改变依赖于螺旋的变化。本文基于鞭毛菌运动机理,设计出一种新型游动微型机器人。该机器人以四根刚性螺旋为推进器,在运动过程中,调整螺旋的旋向与电机的转向组合,来实现轴向力和周向力的控制与协同,最终实现机器人的前进、后退和转向。论文首先对鞭毛菌的仿生游动机理进行了分析,在此基础上,设计了流线型机器人外形,提出游动微机器人的推进设计方案,对机器人在流体中的静态平衡及密封等问题进行了综合考虑。建立了机器人的推进力和在流体中受到的阻力分析模型,并进行了理论分析。为了实现机器人的运动控制,设计了机器人嵌入式控制系统和上位机监控系统。嵌入式控制系统以数字比例-积分-微分控制器为基础对电机转速进行控制,嵌入式控制系统和上位机监控系统通过无线通信技术实现数据传输。最后,对机器人在游动过程受到的阻力和机器人产生的推进力进行实验研究。构建了模拟动脉环境实验台,对机器人在流场中的动力学性能及工作效率进行了实验研究,结果表明,机器人驱动方法切实可行。

一种新型仿生游动机器人研究

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