仿蜥蜴水上快速運動機器人基礎技術研究.pdf

1、蛇怪蜥蜴依靠自身質量、特征長度、行走速度和腳掌形狀等因素的相互作用和協(xié)調使之能自由行走于水面上。它必須通過腳掌在水面上的拍擊和撲水過程創(chuàng)造一個空氣腔來提供大于自身重量的足夠的升力;此外,它必須在空氣腔消失之前移動它的腳掌,使其離開水面;本文主要模仿蛇怪蜥蜴在水面快速行走功能的運動機理構建仿蜥蜴快速運動機器人,建立機器人單腿驅動機構運動理論模型及相應的仿真模型并進行分析研究,建立機器人腳掌計算流體動力學分析模型并進行仿真分析研究,建立機器

2、人整機三維模型并進行運動學仿真分析。主要研究內容如下:
　　1.在研究仿生原型蛇怪蜥蜴水上運動特性的基礎上,提出一種仿蜥蜴水上快速運動機器人腿部四桿驅動機構—曲柄搖桿四桿機構,一種用較小的能量獲得較大升力的腿部驅動裝置,建立了單腿驅動機構的數(shù)學模型,并對其進行運動學分析與仿真;研究了如何使機器人的步伐與蜥蜴原型運動軌跡最接近。
　　2.考慮到仿蜥蜴水上快速運動機器人在水面環(huán)境工作這一特征,以計算流體動力學理論為基礎,研究機器

3、人在水面上快速運動時水與腳掌之間的相互作用,并結合計算流體動力學分析軟件FLUENT建立對機器人腳掌進行計算流體動力學分析的模型,采用動網格方法對機器人腳掌進行水力學分析與研究;得出機器人腳掌在水面上運動所需的升力與時間,為機器人結構設計和實際控制提供了理論依據(jù)。
　　3.考慮到仿蜥蜴水上快速運動機器人仿生原形結構特點,建立仿蜥蜴水上快速運動機器人總體設計模型,同時考慮到仿蜥蜴水上快速運動機器人在水面運動時的搖擺穩(wěn)定性,提出了在機