仿生蛇的設計及其運動仿真.pdf

1、仿生學是生物科學與工程技術相結合的一門綜合學科，通過學習、模仿、復制和再造生物系統(tǒng)的結構、功能、工作原理及控制機制，來改進現(xiàn)有的或創(chuàng)造新的機械和儀器系統(tǒng)等，仿生學已經(jīng)延伸到很多領域并取得了豐富的成果。本文主要對仿生蛇進行了研究。
　　文中首先對自然界生物蛇的身體結構和運動形式進行了分析，介紹了蛇類的骨架結構和鱗片功能，并對蛇類常見的四種運動形式進行了分析。
　　根據(jù)生物蛇骨架抽象出的模型設計出了一種正交的仿生蛇關節(jié)結構，在該

2、結構中，電機分別固定在相鄰的關節(jié)上，通過電機軸旋轉使相鄰關節(jié)相對轉動。由于采用正交結構，該仿生蛇可以實現(xiàn)生物蛇常見的蜿蜒運動、蠕動、側向運動、抬頭運動，并可以實現(xiàn)生物蛇難以實現(xiàn)的翻滾運動。對仿生蛇的頭部關節(jié)進行了設計，設計了一種可以實現(xiàn)夾緊功能的頭部關節(jié)結構。
　　對仿生蛇的蜿蜒運動、蠕動、翻滾運動、側向運動做了運動規(guī)劃，得出了實現(xiàn)相關運動形式所需的關節(jié)角度時間函數(shù)；對抬頭運動進行了規(guī)劃，通過力矩計算得出了一種所需力矩較小的抬頭方