基于MATLAB的拱泥機(jī)器人控制仿真研究.pdf

1、“基于蠕動原理仿生拱泥機(jī)器人”是哈爾濱工程大學(xué)孟慶鑫教授提出的一種新型仿生機(jī)器人概念。它主要是針對水下沉船打撈、石油管道、通訊光纜的敷設(shè)和檢測等多種惡劣復(fù)雜環(huán)境作業(yè)為背景提出的,這給它的控制帶來了難度。由于研制基于蠕動原理仿生拱泥機(jī)器人是一項(xiàng)極其復(fù)雜的工作,已經(jīng)研制成功的仿生拱泥機(jī)器人實(shí)驗(yàn)樣機(jī)和工程用機(jī)之間還有很大的差距。因此,本文結(jié)合黑龍江省自然科學(xué)基余重點(diǎn)項(xiàng)目“基于蠕動原理仿生拱泥機(jī)器人虛擬樣機(jī)研究”,對仿生拱泥機(jī)器人控制系統(tǒng)進(jìn)行了

2、建模,仿真驗(yàn)證,并對關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了分析,得出它們對系統(tǒng)輸出性能的影響,為進(jìn)一步制作完善的工程樣機(jī)的控制打下基礎(chǔ)。
　　 文中首先敘述了固內(nèi)外水下機(jī)器人和拱泥機(jī)器人的發(fā)展?fàn)顩r及趨勢,簡要介紹了物理樣機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理。對拱泥機(jī)器人運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)進(jìn)行了研究。針對拱泥機(jī)器人蠕動爬行的特點(diǎn),建立了拱泥機(jī)器人的三維運(yùn)動學(xué)模型,并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。分析了拱泥機(jī)器人在水下泥土環(huán)境中受力情況,在此基礎(chǔ)上采用Routh方程建立了拱泥機(jī)器人蠕動爬行機(jī)

3、構(gòu)分解子運(yùn)動的動力學(xué)方程。
　　 關(guān)鍵部件氣動沖擊器工作過程復(fù)雜,本文對其建立了數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用了MATLAB仿真軟件中的Stateflow工具解決了它的復(fù)雜的監(jiān)控邏輯問題,對其進(jìn)行仿真,得出了氣動沖擊器各項(xiàng)參數(shù)對系統(tǒng)輸出性能的影響。為沖擊器結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了有力保證。
　　 根據(jù)拱泥機(jī)器人在海底泥土中的作業(yè)過程中,系統(tǒng)存在著許多不確定因素,如模型參數(shù)的時(shí)變和對象特性的非線性以及諸多的擾動因素等,采用參數(shù)自調(diào)整模糊控制策略進(jìn)行