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《基于柔性驅(qū)動(dòng)腿的仿水黽水面劃行機(jī)器人研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、碩士學(xué)位論文基于柔性驅(qū)動(dòng)腿的仿水黽水面劃行機(jī)器人研究RESEARCHONBIONICWATERSTRIDERWALKINGROBOTBASEDONFLEXIBLEDRIVINGLEGS楊益哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年6月國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào)：TP242.3學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書分類號(hào)：621密級(jí)：公開工程碩士學(xué)位論文基于柔性驅(qū)動(dòng)腿的仿水黽水面劃行機(jī)器人研究碩士研究生：楊益導(dǎo)師：閆繼宏教授申請(qǐng)學(xué)位：工程碩士學(xué)科：機(jī)械工程所在單位：機(jī)電工程學(xué)院答辯日期：2018年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TP242.3U.D.C:621DissertationfortheMa
2、sterDegreeinEngineeringRESEARCHONBIONICWATERSTRIDERWALKINGROBOTBASEDONFLEXIBLEDRIVINGLEGSCandidate：YangYiSupervisor：Prof.YanJihongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalEngineeringAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institut
3、ion：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文摘要水黽能夠在水面上飛快地滑行、跳躍，具有能耗低、效率高、對(duì)水面的破壞小、噪聲低等特點(diǎn)，吸引了國(guó)內(nèi)外越來越多的學(xué)者開展理論相關(guān)研究，并設(shè)計(jì)了多款仿水黽水面運(yùn)動(dòng)機(jī)器人。生物研究表明，生物水黽劃水時(shí)，驅(qū)動(dòng)腿能夠順應(yīng)水面產(chǎn)生柔性變形，有效提高其運(yùn)動(dòng)性能和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。但當(dāng)前的仿水黽機(jī)器人樣機(jī)普遍采用剛性驅(qū)動(dòng)腿，忽略了生物水黽驅(qū)動(dòng)腿柔性特點(diǎn)，此外對(duì)生物水黽柔性驅(qū)動(dòng)腿劃水變形和受力的理論研究還未見相關(guān)報(bào)道。本文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金“仿水黽水面滑跳復(fù)合運(yùn)動(dòng)機(jī)器人及其水動(dòng)力學(xué)研究”，針對(duì)基于柔性驅(qū)動(dòng)腿的仿水黽水面劃
4、行機(jī)器人及其相關(guān)領(lǐng)域展開研究。首先，針對(duì)當(dāng)前仿水黽柔性驅(qū)動(dòng)腿劃水變形、受力相關(guān)理論缺乏的問題，基于微單元懸臂梁理論建立柔性驅(qū)動(dòng)腿劃水變形、受力模型，并據(jù)此分析彈性模量、幾何形狀、劃水速度和劃水深度等參數(shù)對(duì)柔性驅(qū)動(dòng)腿劃水受力、變形及做功的影響。為后續(xù)柔性驅(qū)動(dòng)腿劃水受力實(shí)驗(yàn)和仿水黽機(jī)器人設(shè)計(jì)提供參考。其次，開展柔性驅(qū)動(dòng)腿水面劃水運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)分析?；诟軛U原理搭建柔性驅(qū)動(dòng)腿劃水受力測(cè)量平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)柔性驅(qū)動(dòng)腿劃水過程受力的實(shí)驗(yàn)測(cè)定，驗(yàn)證柔性驅(qū)動(dòng)腿劃水模型的有效性；通過開展柔性驅(qū)動(dòng)腿不同參數(shù)劃水實(shí)驗(yàn)，獲得了不同材料、速度、深度、驅(qū)動(dòng)腿直徑對(duì)劃水過程受力、做功的影響。為仿生機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)腿材料選擇與尺寸設(shè)計(jì)提
5、供了實(shí)驗(yàn)參數(shù)。再次，基于生物水黽表面張力漂浮與滑行運(yùn)動(dòng)機(jī)理，設(shè)計(jì)柔性驅(qū)動(dòng)腿仿水黽水面劃行機(jī)器人實(shí)驗(yàn)樣機(jī)原型，基于擺動(dòng)限位銷結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)腿水黽中腿空間橢圓劃水軌跡；基于多細(xì)長(zhǎng)圓柱體并排與水面作用模型設(shè)計(jì)了機(jī)器人支撐系統(tǒng)，完成實(shí)驗(yàn)樣機(jī)整體設(shè)計(jì)與裝配；并基于PWM波實(shí)現(xiàn)了樣機(jī)控制，為后續(xù)進(jìn)行劃水實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。最后，利用柔性驅(qū)動(dòng)腿仿水黽機(jī)器人樣機(jī)開展機(jī)器人負(fù)載能力和運(yùn)動(dòng)性能實(shí)驗(yàn)。測(cè)試了機(jī)器人柔性驅(qū)動(dòng)腿不同材料與直徑、不同頻率下水面運(yùn)動(dòng)能力。獲取了驅(qū)動(dòng)腿不刺破水面下的極限劃水頻率及相應(yīng)的直線和轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)速度，并與理論分析結(jié)果和驅(qū)動(dòng)腿實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證驅(qū)動(dòng)腿柔性對(duì)劃水過程的貢獻(xiàn)。借助邦德數(shù)與韋伯?dāng)?shù)兩個(gè)
6、無(wú)量綱參數(shù)進(jìn)行表面張力流體力相似性分析，分析表明柔性驅(qū)動(dòng)腿機(jī)器人與水黽具有更高的水面運(yùn)動(dòng)相似性。關(guān)鍵詞：仿水黽；機(jī)器人；柔性腿；表面張力；微單元懸臂梁方法-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文AbstractWaterstriderhasthecharacteristicsoflowenergyconsumption,highefficiency,smalldamagetothewatersurfaceandlownoise,whichattractmoreandmorescholarsathomeandabroadtocarryouttheoreticalresearchanddesign
7、anumberofrobotsrunningonwatersurfaceimitatingwaterstrider.Biologicalresearchshowsthatwhenthebiologicalwaterstriderisdrawn,thedrivinglegcanadapttothewatersurfacetoproduceflexibledeformationandeffectivelyimproveits
