多步態(tài)仿蛇機(jī)器人機(jī)構(gòu)性能分析及運(yùn)動(dòng)控制研究.pdf

1、多關(guān)節(jié)串聯(lián)仿蛇機(jī)器人外形細(xì)長(zhǎng)柔軟，靈活多變，可以在災(zāi)難中負(fù)責(zé)搜救任務(wù)、軍事中負(fù)責(zé)偵察任務(wù)。然而，偵察搜救場(chǎng)景中，地形復(fù)雜，任務(wù)緊迫，需要仿蛇機(jī)器人具有多種運(yùn)動(dòng)形式，靈活變換?？紤]地形適應(yīng)性和快速運(yùn)動(dòng)能力的要求，本文從機(jī)構(gòu)分析和運(yùn)動(dòng)控制方向研究一種多步態(tài)仿蛇機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)在崎嶇地面上蜿蜒運(yùn)動(dòng)，在平坦地面上輪式運(yùn)動(dòng)以及在狹縫中混沌運(yùn)動(dòng)。具體研究?jī)?nèi)容為:
　　1、綜合環(huán)境因素以及任務(wù)需求，研究仿蛇機(jī)器人的多步態(tài)運(yùn)動(dòng)形式。對(duì)于蜿蜒運(yùn)動(dòng)，為使

2、關(guān)節(jié)角度關(guān)系式簡(jiǎn)單化，使用Serpenoid曲線研究蜿蜒運(yùn)動(dòng)，針對(duì)頭部方向一致化和初始過(guò)渡平滑性問(wèn)題，對(duì)關(guān)節(jié)角度關(guān)系式進(jìn)行一定的變形。對(duì)于輪式運(yùn)動(dòng)，為使仿蛇機(jī)器人具有輪式運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，根據(jù)結(jié)構(gòu)特性將整體機(jī)構(gòu)分段處理，通過(guò)調(diào)節(jié)各分段參數(shù)實(shí)現(xiàn)分段功能。
　　2、考慮多步態(tài)運(yùn)動(dòng)形式，研究仿蛇機(jī)器人機(jī)構(gòu)性能。對(duì)于輪式運(yùn)動(dòng)，采用正交主動(dòng)輪仿蛇機(jī)器人機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。而對(duì)于蜿蜒運(yùn)動(dòng)，針對(duì)正交主動(dòng)輪仿蛇機(jī)器人不具有各向異性摩擦力問(wèn)題，研究在主動(dòng)輪外殼正交環(huán)

3、繞若干被動(dòng)體輪的解決途徑。主動(dòng)輪間通過(guò)仿生并聯(lián)關(guān)節(jié)連接，通過(guò)關(guān)節(jié)自由度、奇異性、運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系推導(dǎo)，得到仿生關(guān)節(jié)性能特點(diǎn)。
　　3、根據(jù)仿蛇機(jī)器人多步態(tài)運(yùn)動(dòng)形式和機(jī)構(gòu)性能特點(diǎn)，研究一種基于Hopfield Neural Network(HNN)的多步態(tài)控制方法。分析各類運(yùn)動(dòng)步態(tài)具體曲線形式，將其離散化作為輸入調(diào)整HNN權(quán)重參數(shù)獲得相應(yīng)的輸出信號(hào)。然后根據(jù)各類步態(tài)具有相同的直線形初始形態(tài)，利用Motion ShapeCode Techn