球形兩棲機(jī)器人系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著水下機(jī)器人迅猛發(fā)展，各種各樣的水下機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生，同時(shí)水下機(jī)器人的研究也已經(jīng)取得了令人矚目的成果。目前，世界上有許多高等科研院校和研究所正在致力于水下機(jī)器人的開發(fā)與應(yīng)用，歸根結(jié)底是因?yàn)樗聶C(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括漁業(yè)、采集數(shù)據(jù)、海底打撈和軍事領(lǐng)域等等。水下機(jī)器人作為一種重要工具被利用于海洋的開發(fā)。水下機(jī)器人是一種可以在水下移動(dòng)，并且同時(shí)具有視覺反饋系統(tǒng)和感知系統(tǒng)，能夠作為一種現(xiàn)代化的高技術(shù)探索工具，用于保護(hù)海洋環(huán)境、開

2、發(fā)海洋資源,并在發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)中起著重要作用，其重要性不亞于宇宙火箭在探索太空的作用。
　　球形兩棲機(jī)器人屬于水下機(jī)器人一種，它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)在陸地行走，同時(shí)也能夠完成水中水平運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等姿態(tài)。本論文所研究的球形兩棲機(jī)器人采用了對(duì)稱的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，具備較高的穩(wěn)定性，且機(jī)身體積小，機(jī)器人可以進(jìn)入一些狹窄的海域和管道進(jìn)行偵測(cè)、采集數(shù)據(jù)；同時(shí)機(jī)器人還可以作為海上通信節(jié)點(diǎn)，利用多個(gè)機(jī)器人在海上做成多機(jī)器人通信網(wǎng)絡(luò)，給海上船舶提供通信服務(wù)；機(jī)器人具

3、有較大的內(nèi)部空間，可以攜帶一些微小機(jī)器人完成水下排雷等任務(wù)，同時(shí)也能維持更長(zhǎng)久的續(xù)航能力；機(jī)器人的噪音也低，也能為軍事方面提供幫助。因此，球形兩棲機(jī)器人具有廣泛的應(yīng)用前景和開發(fā)價(jià)值。
　　本論文研究對(duì)象是一個(gè)球形兩棲機(jī)器人，它包括球殼、亞克力圓盤和推進(jìn)系統(tǒng)組成。由噴水推進(jìn)器和伺服電機(jī)組合的噴水推進(jìn)系統(tǒng),并且用矢量噴水推進(jìn)方式作為球形兩棲機(jī)器人主要的研究對(duì)象，通過(guò)調(diào)節(jié)伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)頻率和驅(qū)動(dòng)腿的運(yùn)動(dòng)順序，既能改變球形兩棲機(jī)器人在陸地

4、上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，又能調(diào)節(jié)機(jī)器人的行走速度。球形兩棲機(jī)器人的控制系統(tǒng)采用了AVR單片機(jī)，通過(guò)調(diào)節(jié)單片機(jī)輸出的PWM占空比調(diào)節(jié)舵機(jī)偏角，從而達(dá)到控制機(jī)器人的姿態(tài)的目的。
　　本論文針對(duì)球形兩棲機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和討論,并根據(jù)球形兩棲機(jī)器人的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了機(jī)器人的控制電路板,完成了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。本文重點(diǎn)分析了球形兩棲機(jī)器人在陸地行走步態(tài)，機(jī)器人能夠利用驅(qū)動(dòng)腿上的兩個(gè)自由度完成對(duì)角小跑和爬行運(yùn)動(dòng)步態(tài)。實(shí)驗(yàn)測(cè)試了機(jī)器人在