蛇形仿生機器人運動控制研究.pdf

1、生物蛇的蛇體十分柔軟，在運動中可根據(jù)周圍情況變換自己的運動方式。蛇形機器人是根據(jù)蛇體的構(gòu)造方設(shè)計出的仿生機器人，并通過在對蛇的運動原理分析后，實現(xiàn)對蛇類運動的模仿。人們發(fā)現(xiàn)蛇類的運動方式和蛇體的特殊構(gòu)造可以用來幫助我們解決軍事、救援、醫(yī)療、工業(yè)等多種環(huán)境的需要。因此許多科研人員的開始關(guān)注蛇形機器人并進行了深入的研究。
　　本文主要從以下4部分進行研究:
　　(1)蛇形機器人的構(gòu)型和實現(xiàn):通過分析生物蛇骨骼之間的連結(jié)機理、運動

2、方式的原理后，通過對其骨骼連結(jié)簡化得到的可以實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)方式。蛇形機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括:模塊間的連結(jié)方式、執(zhí)行機構(gòu)的選擇及結(jié)構(gòu)形式、控制系統(tǒng)方案等方面的內(nèi)容。本文設(shè)計了一種結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，可以靈活運動的16關(guān)節(jié)蛇行機器人的結(jié)構(gòu)框架，并完成了多種運動方式。
　　(2)運動規(guī)劃算法:本文確定了以Serpenoid曲線為基礎(chǔ)，結(jié)合插值思想將蛇的波浪式運動量化為可以編制程序的數(shù)據(jù)，這樣就可以得到不同運動規(guī)劃方案中所需要的運動數(shù)據(jù)。本

3、文中的蛇形機器人實現(xiàn)了“弓”形爬行、左右翻滾、直線運動、左右側(cè)向移動和捕食等多種運動方式。多種運動方式的完成驗證了以Serpenoid曲線為基礎(chǔ)的插值思想，在運動規(guī)劃中的方便性和有效性。
　　(3)避障運動的實現(xiàn):為了使蛇形機器人真正走向?qū)嶋H應(yīng)用，避免其在復(fù)雜的環(huán)境中與障礙物相碰撞。通過對蛇形機器人在障礙物環(huán)境中的運動規(guī)劃分析后，決定在原來蛇形機器人的運動基礎(chǔ)上加上傳感器，以蠕動前進和側(cè)向移動結(jié)合以躲避障礙方案，實現(xiàn)了蛇形機器人自