【摘 要】
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蛇形机器人是高冗余度系统,在倒塌建筑物中的抢险救灾、军事侦察、星际探索等高危险环境下具有广阔的应用前景.近年来,国外学者为推动蛇行机器人的发展作了许多工作.但是在某
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蛇形机器人是高冗余度系统,在倒塌建筑物中的抢险救灾、军事侦察、星际探索等高危险环境下具有广阔的应用前景.近年来,国外学者为推动蛇行机器人的发展作了许多工作.但是在某些领域的研究还需要进一步探讨,或者建立的模型针对性太强,缺乏通用性,或者所作的研究仅停留在理论层面.针对目前蛇形机器人研究领域的薄弱环节,本文的研究重点主要放在两个方面:(1)蛇形机器人关节轴平行于地面的蠕动前人曾用脊梁曲线模型法对该运动步态进行分析,但并没有提出可用于实际蛇形机器人的步态规划方法.本文基于连杆系统全面、系统地分析了蛇形机器人蠕动步态,建立了蛇形机器人蠕动步态的运动学和动力学方程,并且给出了运动平稳、且易控制的两种蠕动步态的推进波形.(2)蛇形机器人在水平面上的蜿蜒运动早期的蛇形机器人,为了更逼真的模仿生物蛇的运动,蛇体的底部均装有滚动轮;滚动轮一方面加大了蛇形机器人法线方向的摩擦力,另一方面减小了切向方向的摩擦力.因此早期的蜿蜒运动模型,均忽略了蛇形机器人各模块在法线方向的位移;本文的最大特点是突破了这种限制,建立了蛇形机器人蜿蜒运动的通用模型.该模型由于考虑了各连杆法线方向的位移,更精确完善的反映蛇形机器人蜿蜒运动的实际情况.
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