仿生爬行机器人研究中的关键技术

仿生爬行机器人研究中的关键技术作者：张颖，朱兴龙作者单位：扬州大学机械工程学院,江苏,扬州,225009刊名：徐州工程学院学报（自然科学版）英文刊名：JOURNALOFXUZHOUINSTITUTEOFTECHNOLOGY(NATURALSCIENCESEDITION)年，卷(期)：2009，24(3)被引用次数：0次参考文献(25条)1.许宏岩,付宜利,王树国,等.仿生机器人的研究[J].机器人,2004,26(3):283-288.2.NashiA.Developmentofwall-climbingrobots[J].Computers&ElectricalEngineering,1996,22(2):123-149.3.SunDong,ZhuJian,LaiChiming,etal.Avisualsensingapplicationtoaclimbingcleaningrobotontheglasssurface[J].Mechatronics,2004,14(10):1089-1104.4.CarloM,MetinS.Abiomimeticclimbingrobotbasedonthegecko[J].JournalofBionicEngineering,2006,3(3):115-125.5.BrionesL,BustamanteP,SernaMA.Robicen:awall-climbingpneumaticrobotforinspectioninnuclearpowerplants[J].RoboticsandComputer-IntegratedManufacturing,1994,11(4):287-292.6.DaiZhendong,SunJiurong.Abiomimeticstudyofdiscontinuous-constraintmetamorphicmechanismforgecko-likerobot[J].JournalofBionicEngineering,2007,4(2):91-95.7.陈丽,王越超,马书根,等.蛇形机器人侧向运动的研究[J].机器人,2003,25(3):246-249.8.CrespiA,BadertscherA,GuignardA,etal.AmphiBotⅠ:anamphibioussnake-likerobot[J].RoboticsandAutonomousSystems,2005,50(4):163-175.9.ChernouskoFL.Modellingofsnake-likelocomotion[J].AppliedMathematicsandComputation,2005,164(2):415-434.10.PfeifferF,EltzeJ,WeidemannHJ.Six-leggedtechnicalwalkingconsideringbiologicalprinciples[J].RoboticsandAutonomousSystems,1995,14(2/3):223-232.11.GonzalezdeSantosP,CobanoJA,GareiaE,etal.Asix-leggedrobot-basedsystemforhumanitariandetainingmissions[J].Mechatronics,2007,17(8):417-430.12.DelcomynF,NelsonME.Architecturesforabiomimetichexapodrobot[J].RoboticsandAutonomousSystems,2000,30(2000):5-15.13.KlaassenB,LinnemannR,SpennebergD,etal.BiomimeticwalkingrobotSCORPION:Controlandmodeling[J].RoboticsandAutonomousSystems,2002,41(2/3):69-76.14.HoT,ChoiS,LeeS.Developmentofabiomimeticquadrupedrobot[J].JournalofBionicEngineering,2007,4(4):193-199.15.ZimmermannK,NaletovaVA,ZeidisI,etal.Adeformablemagnetizableworminamagneticfield-Aprototypeofamobilecrawlingrobot[J].JournalofMagnetismandMagneticMaterials,2007,311(1):450-453.16.KimB,LeeMG,LeeYP,etal.Anearthworm-likemicrorobotusingshapememoryalloyactuator[J].SensorsandActuatorsA:Physical,2006,125(2):429-437.17.ZhangYunwei,YanGuozheng.In-pipeinspectionrobotwithactivepipe-diameteradaptabilityandautomatictractiveforceadjusting[J].MechanismandMachineTheory,2007,42(12):1618-1631.18.ChoiHR,RyewSM.Roboticsystemwithactivesteeringcapabilityforinternalinspectionofurbangaspipelines[J].Mechatronics,2002,12(5):713-736.19.左建勇,颜国正.基于蚯蚓原理的多节蠕动机器人[J].机器人,2004,26(4):320-324.20.QinChangjun,MaPeisun,YaoQin.Aprototypemicro-wheeled-robotusingSMAactuator[J].SensorsandActuatorsA:Physical,2004,113(1):94-99.21.TanH,ElahiniaMH.Anonlinearmodelforferromagneticshapememoryalloyactuators[J].CommunicationsinNonlinearScienceandNumericalSimulation,2008,13(9):1917-1928.22.PeiQibing,PelrineR,StanfordS,etal.Electroelastomerrollsandtheirapplicationforbiomimeticwalkingrobots[J].SyntheticMetals,2003,135-136:129-131.23.秦昌骏,马培荪,姚沁.基于SMA的仿昆虫蠕动微型车[J].功能材料与器件学报,2004,10(2):239-244.24.卫玉芬,李小宁.Mckibben气动人工肌肉在爬升和爬行机器人中的应用[J].液压与气动,2003(3):42-44.25.HuangW.Ontheselectionofshapememoryalloysforactuators[J].Materials&Design,2002,23(1):11-19.相似文献(10条)1.期刊论文毛新.罗庆生.韩宝玲.杨立辉.武坤.MaoXin.LuoQingsheng.HanBaoling.YangLihui.WuKun仿生六足爬行机器人运动控制技术研究-计算机测量与控制2006,14(3)在对生物神经系统结构与功能进行分析和借鉴的基础上,采用模块化分散递阶控制技术对仿生六足爬行机器人进行实时控制,解决了仿生六足机器人实时精确运动控制的问题,并在机器人关节控制模块中运用了模糊小波神经网络控制,实现了机器人肢体运动的快速精确跟踪;通过Matlab进行的轨迹跟踪仿真试验证实:机器人步行足的运动轨迹与期望曲线基本吻合,具有较好的跟踪特性,且误差曲线快速收敛,静态误差趋近于零;由此表明,该机器人控制系统可靠性高,实时性强,具有较好的动、静态特性,以及良好的抗干扰能力和自适应能力,克服了传统控制方法存在的控制模型难以建立、对环境适应能力差等缺点,为仿生六足爬行机器人的进一步研究奠定了坚实的基础.2.学位论文于鹏昆虫的图像检测与运动特征分析算法研究2008自然界存在大量的昆虫具有可在垂直表面自由爬行，甚至几乎不受重力影响而倒挂的能力。研究表明，昆虫根据不同的外部条件能产生比自身重力大约100倍的吸附力。究其原因，文献中多数认为是其特有的生物形态即肢体特殊微观结构，及其专有的运动姿态决定的，如蚂蚁、甲虫、壁虎等。其中很多动物的肢体结构特性决定其吸附时采用湿吸原理，产生相对较大的吸附力。而其步态特性按照一定规律，保证了昆虫在各种状态下，使用尽可能合理的运动状态来完成所需的爬行任务。本课题中首先构建了实验平台，包括基于电机控制的旋转台和高速摄像分析系统，对被测目标蚂蚁进行了不同状态下的测试、拍摄，按照所设计的实验过程进行分离离心实验，并为进一步研究积累了大量数据。以旋转实验台为核心，采集的电机状态和图像数据为基础，利用对平台的受力分析，可计算出蚂蚁飞离旋转台时所产生的极限吸附力，为微型机器人脚部材料的选择提供依据和测试平台。对所拍摄的图像进行处理，选择算法对目标进行预处理、边缘检测、特征提取等操作，并在分析常用跟踪方法的基础上，对其运动规律进行检测，这包括帧差分法的运动检测以及以卡尔曼滤波为基础的目标跟踪。通过对底层处理算法的对比，可以选择出适合类似应用的高速处理流程。高层视觉算法则为后续模式研究提供依据，从图像的角度来研究蚂蚁爬行的模式规律，借鉴人类步态识别研究的成果，引入角度特征向量提取算法，提取目标图像的特征信息，通过对神经网络分类器的训练，将其爬行过程识别为不同的特殊状态模式，以确认对其爬行姿态重要特征的提取，并运用不变矩算法对蚂蚁爬行时身躯模式特征进行识别，以对比其他昆虫体态。本文的研究应用了图像技术，为进一步研究昆虫步态的本质规律提供了新的探索，而且还为制作基于湿吸原理的微型爬壁机器人提供大量的实验数据，并对机器人运动控制策略的制定有重要的借鉴价值。3.期刊论文王晓光.陈明森.赵锋.薛阳蠕行式仿生变直径杆爬行机器人的设计-机械制造2008,46(12)设计研发了一种利用电机驱动凸轮机构、曲柄连杆机构、摆杆机构等实现在变直径杆上攀爬的非智能的蠕行式仿生爬杆机器人.在对机器人灵巧的结构和工作原理作出说明的基础上,进行了运动学建模和仿真分析.实验表明,该机器人爬行稳定.工况好.4.学位论文王瑜单足跳跃机器人的动力学分析与设计研究2008目前仿生机器人的研究主要集中在轮式(履带)机器人和爬行机器人上，相比于这两种机器人，跳跃机器人能够跨越比较大的障碍物，在比较复杂的地形环境中运动。首先总结了跳跃机器人的发展现状，提出了本课题的研究内容。接下来论文总结了已有单腿跳跃机器人的局限性，提出了一种新型弹性单腿跳跃机器人系统。该机器人采用双臂驱动，弹性伸缩腿中不安装驱动原件，系统依靠内部动力学耦合实现动态站立平衡、起跳、稳定连续跳跃运动。对欠驱动非完整约束动力学系统进行了运动学和动力学建模。用Matlab对本机械系统进行了仿真，验证了模型的正确性，为机器人的运动控制和结构优化奠定了理论基础。为了提高机器人的耦合运动能力，论文对动力学模型进行分析，建立了结构参数优化模型，并用Matlab优化工具箱进行解算。接着基于优化结果对机器人机械结构进行设计，同时设计了辅助机器人运动的支架。根据系统的动力学模型，采用机构学中影响系数的概念，定义了主被动关节的动力学耦合度指标，并求解双臂在各指标下的最优运动位形区域。通过机器人三种主要运动任务的仿真验证了分析结果。最后结合耦合度分析和仿真结果的研究，对