基于模塊gzi的蛇形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)性能研究

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1、r一入j浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所提交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的研究成果。除文中已經(jīng)加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不含為獲得浙江工業(yè)大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位證書(shū)而使用過(guò)的材料。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人承擔(dān)本聲明的法律責(zé)任。作者簽名：夸務(wù)兩日期：)011年擴(kuò)月≥o日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)

2、印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)浙江工業(yè)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于1、保密口，在年解密后適用本授權(quán)書(shū)。2、不保密毗(請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“寸’)日期：)011年亨月杓日日期：細(xì)c7年卜月?口日浙江．1：業(yè)人學(xué)碩一f：學(xué)位論文基于模塊GZ．I的蛇形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)性能研究摘要隨著人類(lèi)生活和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，如今，機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，幾乎滲透到所有領(lǐng)域，因此機(jī)器人已經(jīng)成了社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中無(wú)法取代的必要設(shè)備。模塊化蛇形

3、機(jī)器人采用模塊化可重構(gòu)的設(shè)計(jì)理念，能夠根據(jù)特殊的環(huán)境情況組合成不同的構(gòu)型來(lái)完成相應(yīng)的任務(wù)，非常適合于未知環(huán)境下的作業(yè)。模塊化蛇形機(jī)器人作為機(jī)器人領(lǐng)域中一個(gè)重要的分支，具有組裝非常多樣、魯棒性好、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，具有一定的優(yōu)越性。．本文主要圍繞蛇形機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)的研究和設(shè)計(jì)，蛇形機(jī)器人的控制原理及控制算法分析和蛇形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能，運(yùn)動(dòng)步態(tài)分析和運(yùn)動(dòng)曲線規(guī)劃等幾個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題，展開(kāi)了深入的研究。因此本文也主要對(duì)以下幾方面進(jìn)行了研究：1．本文綜合國(guó)內(nèi)外比較典型的蛇形機(jī)器人，對(duì)蛇形機(jī)器人的研究現(xiàn)狀及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)分析，并提出了研

4、究蛇形機(jī)器人的意義和應(yīng)用價(jià)值。針對(duì)蛇形機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本文中的模塊化蛇形機(jī)器人采用了具有多種連接方式和一維轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的GZ．I單元模塊，模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不但大大提高了蛇形機(jī)器人的可維護(hù)性，而且多種連接方式使蛇形機(jī)器人的構(gòu)型靈活多變，同時(shí)也大大降低了研制蛇形機(jī)器人的成本。2．研究了模塊化蛇形機(jī)器人的三種越障方法：直接舉起越障法、重心調(diào)整法，以及空間翻滾越障法。從構(gòu)成蛇形機(jī)器人的GZ．I單元模塊的越障能力入手，在此基礎(chǔ)上具體分析了整個(gè)蛇形機(jī)器人系統(tǒng)的越障能力。從理論上深入研究了三種越障方法的原理，在模塊直接舉起越障方法的基礎(chǔ)上

5、采用了重心調(diào)整法對(duì)其越障能力進(jìn)行了改進(jìn)，并對(duì)蛇形機(jī)器人的爬高過(guò)程及其步驟進(jìn)行了詳細(xì)分析。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了以上越障理論的可行性。3．研究了基于Gz．I模塊的兩種線性結(jié)構(gòu)的蛇形機(jī)器人：研究分析了Pitch型蛇形機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)原理以及運(yùn)動(dòng)步態(tài)，并對(duì)運(yùn)動(dòng)步態(tài)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)分析；同時(shí)也對(duì)兩模塊構(gòu)建的P．P型機(jī)器人進(jìn)行了分析，包括它的運(yùn)動(dòng)原理和運(yùn)動(dòng)步態(tài)，并控制實(shí)現(xiàn)了它的運(yùn)動(dòng)步態(tài)。分別對(duì)這兩種結(jié)構(gòu)的蛇形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)波形傳遞過(guò)程中的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了分析，通過(guò)研究比較波形傳遞過(guò)程中各個(gè)模塊轉(zhuǎn)軸點(diǎn)的角位移、相位差、模塊個(gè)數(shù)和幅角等參

6、數(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)位移和運(yùn)動(dòng)步態(tài)的影響，得出多模塊蛇形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)步態(tài)更加穩(wěn)定，運(yùn)動(dòng)曲線也更加平滑，同時(shí)也具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力等。此外還研究了Pitch．Yaw型蛇形機(jī)器人浙r【一I：業(yè)人學(xué)碩十學(xué)位論文的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)原理及其各種運(yùn)動(dòng)步態(tài)的實(shí)現(xiàn)。4．對(duì)應(yīng)用在大多數(shù)蛇形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)曲線規(guī)劃中的蛇形曲線Se印enoid曲線進(jìn)行了詳細(xì)研究，分析了影響蛇形曲線形狀的控制參數(shù)，針對(duì)不同的運(yùn)動(dòng)形式，并根據(jù)MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果選取了蛇形機(jī)器人蜿蜒運(yùn)動(dòng)、左右轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)時(shí)最合理的控制參數(shù)值。在蛇形曲線軌跡規(guī)劃的基礎(chǔ)上，對(duì)本文設(shè)計(jì)的Pitch．Y-aw

7、型模塊化蛇形機(jī)器人的正弦運(yùn)動(dòng)曲線和左右轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)曲線進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該蛇形機(jī)器人能夠根據(jù)合理的控制參數(shù)值，實(shí)現(xiàn)正弦運(yùn)動(dòng)和左右轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)曲線，因此說(shuō)明該蛇形機(jī)器人的模塊化結(jié)構(gòu)是合理可行的。本文通過(guò)理論研究和實(shí)驗(yàn)分析，將對(duì)未來(lái)模塊化蛇形機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的研究提供一定的參考價(jià)值，尤其是對(duì)國(guó)內(nèi)仿生類(lèi)機(jī)器人技術(shù)研究方面能夠提供一些幫助。關(guān)鍵詞：模塊化蛇形機(jī)器人，模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，Gz．I單元模塊，中樞模式發(fā)生器(CPG)，運(yùn)動(dòng)步態(tài)，運(yùn)動(dòng)性能浙江jr業(yè)人學(xué)碩十學(xué)何論文LoCOMoTIoNCAf．ABILITYoFSNAKE．L

8、IKEMoDULARRoBoTSBASEDoNGZ．IMoDULEABSTRACTWitllt11erapiddevelopmentofh啪anlifcandoursocie夠economy，meroboticstechnologyismore鋤dmoreimponarlt，∞r(nóng)oboti