2010年机器人毕业论文答辩

2021/5/2902009年度毕业论文答辩SHANGHAIUNIVERSITYOFELECTRICPOWER2021/5/291仿生机器蛇的设计与仿真•姓名：•专业年级：测控技术与仪器（电站测控方向）•指导老师：•答辩时间：2010年6月18日2021/5/292蛇形机器人种类：（1）侧向运动仿生蛇形机器人（2）蠕动运动蛇形机器人蛇形机器人概述蛇形机器人概述视频蛇的运动方式：（1）侧向运动（类似弹簧，适合攀爬）（2）蠕动或类似风琴式的运动（3）侧向盘旋运动（疑惑性强，效率高）2021/5/293本课题主要研究：设计一种6杆7节点类似正弦波运动的蛇形机器人蛇尾蛇头运动方向类似于日本NEC公司的连杆蛇形机器人模型2021/5/294•步态分析0其他端点先保持不动过程二：图中三连杆机构的运动即为蛇形机器人前进的最普遍运动过程一：过程三：重复过程一，完成步态2021/5/295•三连杆运动分析：细分为四个步骤2021/5/296•三连杆运动的数学分析（一）其在X、Y轴上分解得：124124coscoscossinsinsinaadaaaαααααα2021/5/297•三连杆运动的数学分析（二）22242FNEFGarctgEGα22112cos22cos2Eaadaadαβ22112sin2sinFaaαβ2222112cos2cosGadadadadαβ通过方程的求解，可以将连杆的各个角度均均由β1表示1122134244βαβααβ（π-α+α）βπα各个转角关系：解得：按照角度设计仿生机器蛇的旋转驱动可以设置转角β1为变量的函数2021/5/298•蛇形机器人的步态函数设计过程一：端点1转角函数：0(1)3030(13)y60(34)60300(47)120(7)xxxxxxx0其中x为时间（s），y为端点1的转角度数2021/5/299过程二：端点2转角函数：0(45)3030(57)y60(78)60300(811)120(11)xxxxxxx后续波形的传递运动，传递过程为重复端点2的函数，定义域随时间发生变化2021/5/2910过程三：最后端点5的转角函数：01930600(1920)60(2022)30720(2224)0(24)xxxyxxxx（18）最后仿生机器蛇的端点全部位于x轴上，仿生机器蛇前进一个步态2021/5/2911•蛇形机器人的ADAMS仿真流程图系统仿真设置仿真步数及时间观察模拟仿真结果及各点轨迹根据尺寸建立设计点（各个杆件端点）通过设计点建立6连杆设置连杆与大地之间的接触杆与地接触摩擦函数连杆连接处添加旋转副旋转副驱动及函数设置单位制，设置重力，设置栅格尺寸、格距运用长方体工具设置大地运行ADAMS/View2021/5/2912•ADAMS建模端点0端点0端点0端点0端点0端点0端点0端点0端点0端点0端点1端点2端点3端点4端点5端点62021/5/2913•仿真结果分析（一）过程一仿真截图过程一，端点1的转角与时间的曲线用阶跃函数取代设计时的一阶函数，变化平缓，适合电机2021/5/2914•仿真结果分析（二）过程二仿真截图此过程中相比过程一复杂，端点2的函数曲线和端点1的基本相同，但定义域不同，同样使用阶跃代替一阶函数，其他端点分为固定与不施加外力的连杆运动2021/5/2915•仿真结果分析（三）过程三仿真截图最后一端点5的转角函数曲线2021/5/2916•总结通过本次课题，对蛇形机器人的运动机理进行了设计并数学建模与软件仿真。通过仿真，验证所设计的模型的可靠性与可行性，对未来建立实物机器人打下虚拟基础。2021/5/2917