螺旋推進仿生游動機器人的研究.pdf

1、介入血管機器人的研制能有效彌補傳統(tǒng)的血管介入設備自動化程度低，術者和患者暴露在輻射下時間長等缺陷，成為了學界又一個研究熱點。本文在對國內外介入血管機器人研究動態(tài)現(xiàn)狀進行充分分析的基礎上，注意到微觀生物界細菌的游動機理——鞭毛螺旋推進在低雷諾數(shù)，微觀液體環(huán)境下具有高效和高適應的卓越性能，基于對鞭毛菌的模仿，提出了一種由新型剛性螺旋尾推進的游動機器人，進而對其運動機理進行理論分析，制作機器人實驗樣機。
　　本文提出的仿生游動機器人設置

2、有四根螺旋尾，分別布局在機器人機身兩端，該設計可以使機器人得到前進，后退，轉向等多個自由度。基于對機器人水下密封性以及運動時流體阻力的綜合考慮，對機器人總體結構進行了設計，建立了機器人的三維模型。采用了ANSYS有限元分析軟件對機器人關鍵零件進行靜力學分析。通過理論建模分析，對螺旋尾結構、機器人機身外形以及兩螺旋尾之間間距進行優(yōu)化，以獲得良好的運動性能。
　　機器人在血管中的運動為三維空間運動，為了避免傳統(tǒng)歐拉角建模帶來的數(shù)學奇異

3、點問題，本文基于四元數(shù)理論建立機器人的運動學模型?；谂ｎD-歐拉方程建立了的機器人動力學模型。采用四階龍格——庫塔數(shù)值積分方法對機器人數(shù)學模型進行了數(shù)值仿真分析。
　　之后，在Recur Dyn軟件環(huán)境下構建機器人虛擬樣機系統(tǒng)，分析了機器人完成預定軌跡所需要的力與力矩，并在此基礎上構建了機器人的控制規(guī)律。以此為依據(jù)，建立Recur Dyn與Matlab/Simulink聯(lián)合的交互式機械控制仿真系統(tǒng)，通過仿真分析機器人的運動性能。<