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题目:基于振动吸附原理的小型仿生爬壁蠕虫

关键词:振动吸附;扩容;爬壁蠕虫;可重构

  摘要

机器人的吸附方式包括有源和无源两种,是爬壁机器人研究的关键技术之一,它决定了机器人的运动步态和机械结构。 针对现有爬壁机器人吸附装置体积和功耗大,难以适应爬壁机器人小型化等缺点,本文提出一种基于振动吸附原理的蠕虫型爬壁机器人。并以国内外现有的爬壁机器人研究成果为基础,对爬壁机器人的吸附方式进行了详细的调研和分析。 本文首先对前期研究中的缺点和不足进行改进,在实验的基础上确定了振动吸附方式对该爬壁蠕虫的适应性。并从仿生学的角度对该机器人的运动步态进行了分析和规划,进一步对机器人的机械结构和控制单元进行了模块化、小型化的设计。最后针对各种步态进行机器人的爬壁实验,得出结论。 本文的重点之一是机器人运动步态的规划,仿照丈量虫的运动方式进行了以下运动步态的设计:竖直壁面爬行、振动蠕动前进、水平壁面到竖直壁面转换、与水平壁面成一定倾角的面面转换、翻越障碍和转弯运动。对步态规划中所遇到的问题给出了理论上的解决办法。 本文的另一重点是按照所规划的各种步态进行机器人的综合实验,实验内容包括:振动吸附实验、光滑竖直壁面蠕动爬行、光滑竖直壁面的振动蠕动前进、梯形波实验和CPG控制法的验证实验。对实验中所遇到的问题进行分析,并提出解决办法。实验结果证明了振动吸附能有效应用于爬壁蠕虫结构,增强了扩容吸附方式对壁面的适应能力。