多步態(tài)仿蛇機器人機構(gòu)性能分析及運動控制研究.pdf

1、多關(guān)節(jié)串聯(lián)仿蛇機器人外形細長柔軟，靈活多變，可以在災(zāi)難中負責(zé)搜救任務(wù)、軍事中負責(zé)偵察任務(wù)。然而，偵察搜救場景中，地形復(fù)雜，任務(wù)緊迫，需要仿蛇機器人具有多種運動形式，靈活變換?？紤]地形適應(yīng)性和快速運動能力的要求，本文從機構(gòu)分析和運動控制方向研究一種多步態(tài)仿蛇機器人，實現(xiàn)在崎嶇地面上蜿蜒運動，在平坦地面上輪式運動以及在狹縫中混沌運動。具體研究內(nèi)容為:
　　1、綜合環(huán)境因素以及任務(wù)需求，研究仿蛇機器人的多步態(tài)運動形式。對于蜿蜒運動，為使

2、關(guān)節(jié)角度關(guān)系式簡單化，使用Serpenoid曲線研究蜿蜒運動，針對頭部方向一致化和初始過渡平滑性問題，對關(guān)節(jié)角度關(guān)系式進行一定的變形。對于輪式運動，為使仿蛇機器人具有輪式運動特點，根據(jù)結(jié)構(gòu)特性將整體機構(gòu)分段處理，通過調(diào)節(jié)各分段參數(shù)實現(xiàn)分段功能。
　　2、考慮多步態(tài)運動形式，研究仿蛇機器人機構(gòu)性能。對于輪式運動，采用正交主動輪仿蛇機器人機構(gòu)實現(xiàn)。而對于蜿蜒運動，針對正交主動輪仿蛇機器人不具有各向異性摩擦力問題，研究在主動輪外殼正交環(huán)

3、繞若干被動體輪的解決途徑。主動輪間通過仿生并聯(lián)關(guān)節(jié)連接，通過關(guān)節(jié)自由度、奇異性、運動學(xué)關(guān)系推導(dǎo)，得到仿生關(guān)節(jié)性能特點。
　　3、根據(jù)仿蛇機器人多步態(tài)運動形式和機構(gòu)性能特點，研究一種基于Hopfield Neural Network(HNN)的多步態(tài)控制方法。分析各類運動步態(tài)具體曲線形式，將其離散化作為輸入調(diào)整HNN權(quán)重參數(shù)獲得相應(yīng)的輸出信號。然后根據(jù)各類步態(tài)具有相同的直線形初始形態(tài)，利用Motion ShapeCode Techn