基于振动源驱动的移动机器人运动机理及其几何构型的研究

来源 :大连交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:maomao147
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近年来,随着移动型机器人技术水平的不断提高,其运动形式日趋多样。借助于仿生学的思想,模仿蚯蚓等动物的蠕动成为不少机器人设计者所追求的目标。为了实现这一目标,学者们提出研究振动驱动移动机器人。其振动产生移动的机理研究是研究振动驱动移动机器人的重要内容。振动驱动移动机器人的运动是由振源产生的不平衡质量的振动转化为产生垂直和水平力的振动,垂直和水平振动的频率相同,因为结构的关系,垂直力会使整体机构偏转,从而使机器人向某一方向移动。因其结构简单、易于微型化、密封性好以及可控性强等优点,现在已经成为近年的研究热点。本文依据振动驱动移动机器人的理论知识,建立一种振动驱动移动机器人的几何构型并对其进行理论研究,之后通过实验对所建立的几何构型以及所得出的运动机理进行研究分析。首先,根据振动驱动移动机器人的几何构型实际需求进行分析,建立振动驱动系统的力学模型,并给出了相应的动力学方程;选用三维软件CREO建立振动驱动移动机器人的几何构型,并简明扼要的指出其传动原理以及移动原理。其次,基于振动发生、机械振动、简谐振动以及简谐振动合成等相关的理论,对振动驱动移动机器人的运动机理研究,并采用ANSYS对其进行构型的动、静力学仿真分析、模态仿真分析以及结构优化的仿真分析,仿真结果表明了振动驱动移动机器人机构的移动效率、结构合理的合理性以及振动是否在合理区间内,是否产生谐振。最后,介绍了实验平台搭建,控制系统的建立,实验装置的构成、各部件的选型以及试验样机在不同的环境下所进行的实验,实验结果表明所得到的运动机理的合理性以及正确性,可以为振动移动机器人的研究提供一种有意义的参照。
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