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《哈尔滨工程大学》 2006年
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仿生机器蟹两栖步行机理与控制方法研究

陈东良  
【摘要】:本文来源于国家自然科学基金项目“两栖仿生机器蟹基础技术研究”,主要研究内容是机器蟹样机总体方案和控制系统设计以及两栖步行机理和基于复杂障碍环境行走的控制方法。在开篇论文对国内外相关研究的现状以及近年来多足步行机结构设计、控制方案以及步态机理研究方面的文献进行了综述。 围绕研制一台以河蟹为生物原形的多足仿生机器人这一目标,对机器人机构本体设计、几何模型的建立、变结构力觉传感器的设计、两栖运动学模型和动力模型进行了分析,以及运动控制系统的搭建,基于力觉反馈的障碍物反射控制的进行了研究。对机器蟹组成进行了总体的介绍。 首先,在建立机器蟹生物模型的基础上,综合分析了常见的多足步行机器人关节形式和驱动方式。总结以往设计中的缺陷,对蟹足的结构进行了改进,并综合考虑多足机器人灵活性要求,设计了机器蟹本体结构方案、对蟹足进行合理的仿生布置,在此基础上进行了机构分析。这对密封方案的要求,两栖仿生机器蟹采用了整体式柔性腔体密封,根据两栖仿生机器蟹的本体结构,采用快速成型技术进行了模具设计。通过查阅大量的资料和实验研究,研究出分体式的密封外衣的粘结技术。通过密封后的水下实验观察,验证了整体式柔性腔体密封方案的可行性和可靠性。密封效果好,应用性强。 此外,根据机器蟹控制性能的总体要求,制定了分阶三层控制系统的方案。主要完成了下层系统中驱动电路、直流电机双闭环控制、力传感器、超声波传感器、电子陀螺的信号采集处理、总线通讯等软硬件模块的设计。并提出以反射模型作为机器蟹实时反馈外界环境信息,对机器蟹步态进行控制。 而后,根据机器蟹步行的特点,将机器蟹的步行分成陆地步行和水中步行两种运动状态,对机器蟹的两栖运动机理进行研究。对于机器蟹的陆地步行情况,首先将单腿步行足的几何模型,运用D-H坐标法得到其运动学的正反解。对着地腿与地面形成的并联机构进行了运动学分析,运用并联机构影响系数的分析方法,得到身体平台的速度与各关节转角速度之间的关系式。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP242

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 陈德明;四足仿生机器人运动控制系统的设计与实现[D];西北工业大学;2007年
2 刘晓白;一种水下航行体的仿水翼法推进技术研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 查选芳,张融甫;多足步行机器人腿机构的运动学研究[J];东南大学学报;1995年02期
2 王巍,强文义,梁斌;月球探测机器人运动控制算法研究[J];航天控制;2000年04期
3 陈东良;孟庆鑫;王立权;;仿生机器蟹变结构力觉传感器的设计及数据处理[J];哈尔滨工程大学学报;2006年01期
4 熊伟丽;徐保国;周其明;;基于改进粒子群算法的PID参数优化方法研究[J];计算机工程;2005年24期
5 张云生,王彬,王川,杨业;分级递阶控制结构的状态描述和实时实现[J];计算机工程与应用;2002年20期
6 刘方湖,陈建平,马培荪,曹志奎;行星探测机器人的研究现状和发展趋势[J];机器人;2002年03期
7 张世辉,孔令富,原福永,刘大为;基于自构形快速BP网络的并联机器人位置正解方法研究[J];机器人;2004年04期
8 马培荪,郑伟红;四足步行机器人模糊神经网络控制[J];机器人;1997年01期
9 袁鹏,孟庆鑫,王立权,瞿晓荣,王沫楠,于艳爽;两栖仿生机器蟹单足运动控制系统[J];制造业自动化;2003年07期
10 刘瑛,程善美;基于神经网络的新型复合速度控制器的设计[J];控制工程;2005年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 袁鹏;仿生机器蟹步行机理分析及控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 宋红霞;仿生ALUV步行机构与控制策略的研究[D];南京理工大学;2004年
2 田文罡;多足步行机器人控制系统的研究[D];华中科技大学;2004年
3 田宏升;固定式海洋结构物载荷分析与研究[D];大连理工大学;2005年
4 陈庆更;基于分布种群遗传算法的控制器优化设计研究[D];浙江大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘林密;赵志宇;林勇;;CAN总线控制器与ARM微处理器的接口时序设计[J];海军航空工程学院学报;2005年01期
2 吴大宏,赵人达;基于遗传算法与神经网络的桥梁结构健康监测系统研究初探[J];四川建筑科学研究;2002年03期
3 高洪;赵韩;;并联机器人机构学理论研究综述[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2006年01期
4 温庆荣,方跃法;一种新型4自由度并联机器人自由度分析[J];北方交通大学学报;2003年04期
5 冯磊;姚新宇;吴重祥;黄柯棣;;利用C-API的基于RTW实时仿真系统在线调参[J];兵工自动化;2006年01期
6 武庄,何新贵;用遗传规划法确定最佳故障隔离策略[J];兵工学报;2000年04期
7 范晋伟,关佳亮,王彤波,王文超,关剑,张小龙;并联机床虚拟设计的理论方法[J];北京工业大学学报;2001年04期
8 许意华,刘德忠,费仁元,潘新文;3-PTT并联微操作机器人机构误差分析[J];北京工业大学学报;2002年02期
9 陈良萍,郝静如;液下搅拌机器人功能初探与动力学分析[J];北京机械工业学院学报;2004年01期
10 郭祖华,陈五一,陈鼎昌;6杆并联机构运动学及杆受力的仿真[J];北京航空航天大学学报;2001年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 阮波;全书海;;基于ARM的燃料电池电动汽车仪表信息系统设计[A];中国汽车工程学会汽车电子技术分会第七届(2006)年会暨学术研讨会论文集[C];2006年
2 何平;周辉;;一种基于遗传算法的图像信息隐藏算法[A];全国第二届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2007年
3 沙晶晶;陈志平;施浒立;吕兴荣;;基于悬丝机构的目标飞行物位姿解算分析与实现[A];2005年机械电子学学术会议论文集[C];2005年
4 王东云;郭素娜;;Agent及Multi-Agent System的理论和应用[A];中南六省(区)自动化学会第24届学术年会会议论文集[C];2006年
5 徐玉伟;谢敏;;单片机在汽车发动机测速系统中的应用[A];广西计算机学会2004年学术年会论文集[C];2004年
6 王沫楠;孟庆鑫;王京权;;仿生机器蟹步行腿结构设计及运动学、动力学分析[A];先进制造技术论坛暨第二届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2003年
7 孟飞;;极限边界搜索实现的并联机构工作空间分析[A];先进制造技术论坛暨第五届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2006年
8 罗玉峰;张九天;杨廷力;;空间机构微小化设计探讨[A];第十二届全国机构学学术研讨会论文集[C];2000年
9 王仪明;柳杨;朱殿华;;空间并联机器人机构的研究动态[A];第十二届全国机构学学术研讨会论文集[C];2000年
10 曹清林;吴朝阳;周井玲;洪小南;沈世德;;含有三移动副的镗铣类平面虚拟轴机床的研制[A];第十二届全国机构学学术研讨会论文集[C];2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王新杰;多足步行机器人运动及力规划研究[D];华中科技大学;2005年
2 王荣吉;选择性激光烧结工艺的试验与优化方法研究[D];湖南大学;2005年
3 王瑞明;交流伺服驱动系统新型控制策略研究[D];浙江大学;2005年
4 曾玉金;高性能交流伺服系统及其复合控制策略研究[D];浙江大学;2005年
5 张秀丽;四足机器人节律运动及环境适应性的生物控制研究[D];清华大学;2004年
6 王文利;大射电望远望悬索式馈源支撑系统的运动规划、动态检测与控制[D];西安电子科技大学;2001年
7 柴毅;智能化汽车主动安全系统研究[D];重庆大学;2001年
8 牛东晓;非确定性工程项目计划管理的新方法研究[D];华北电力大学;2002年
9 卢强;基于stewart平台机构的并联机床设计理论及方法研究[D];南京理工大学;2002年
10 张龙;虚拟轴机床设计方法研究[D];南京理工大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马克刚;工业以太网在网络控制系统中的应用研究[D];合肥工业大学;2005年
2 彭沛夫;遗传融合的自适应蚁群算法最优PID控制研究[D];湖南大学;2005年
3 章艳;压力适应型深海水下液压机械手及主从式多关节复合控制研究[D];浙江大学;2006年
4 伊谦慧;气泵性能测试的数据采集及处理的研究[D];吉林大学;2005年
5 杨鑫;低速数据网与局域网实时数据传输研究[D];四川大学;2005年
6 张军;2-DOF和3-DOF纯移动并联机构的设计方法研究[D];燕山大学;2005年
7 赵岩;分层电压控制系统的研究[D];华北电力大学(北京);2005年
8 丁伯慧;智能化再现机器人设计问题的讨论[D];天津轻工业学院;2000年
9 高文杰;五自由度人体上肢仿生机构运动学及动力学的研究[D];天津轻工业学院;2000年
10 李蔓华;R~2-R~2-R5自由度人体上肢仿生机构的运动建模及研究[D];天津轻工业学院;2000年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 滕艳菲;陈尚松;;超声波测距精度的研究[J];国外电子测量技术;2006年02期
2 李磊,叶涛,谭民,陈细军;移动机器人技术研究现状与未来[J];机器人;2002年05期
3 宗光华,唐伯雁;日本拟人型两足步行机器人研发状况及我见[J];机器人;2002年06期
4 李金良,吕恬生,孙友霞;腿轮式机器人的运动原理及参数优化[J];机械设计;2003年08期
5 朱海星,冯麟保;自由下落水滴形状再探[J];大学物理;1996年07期
6 汤凌霄;郭熙保;;我国现阶段矿难频发成因及其对策:基于安全投入的视角[J];中国工业经济;2006年12期
7 徐小云,颜国正,丁国清;微型六足仿生机器人及其三角步态的研究[J];光学精密工程;2002年04期
8 邱辽原;石仲堃;周凌;马运义;;回转体三维绕流场数值计算[J];中国造船;2006年04期
9 孙杏初,张之伟;四足步行机运动机构及步态参数对行走稳定性影响分析[J];北京航空航天大学学报;1993年03期
10 祝捷,曹志奎,马培荪;SMA驱动的微型双三足步行机器人作全方位运动的研究[J];传动技术;2002年04期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙欣;大射电望远镜悬索式馈源支撑系统的非线性静力学、运动学和动力学理论及方法的研究[D];西安电子科技大学;2001年
2 王立权;两栖仿生机器蟹模型建立与步行足协调控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
3 袁鹏;仿生机器蟹步行机理分析及控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
4 成巍;仿生水下机器人仿真与控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
5 张秀丽;四足机器人节律运动及环境适应性的生物控制研究[D];清华大学;2004年
6 刘壮志;弹跳机器人若干关键技术研究[D];南京航空航天大学;2005年
7 王新杰;多足步行机器人运动及力规划研究[D];华中科技大学;2005年
8 李保江;跳跃式机器人机构设计与动力学分析[D];南京航空航天大学;2006年
9 葛文杰;仿袋鼠跳跃机器人运动学及动力学研究[D];西北工业大学;2006年
10 李彩虹;移动机器人智能体混合式体系结构研究[D];山东大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄清波;基于AT91M40800的嵌入式工业控制器的设计[D];浙江大学;2003年
2 蔡莉;混合动力轿车CAN通讯协议的制定与基本实现[D];武汉理工大学;2003年
3 谢正茂;基于ARM嵌入式系统的远程机器人控制器的设计及应用[D];北京邮电大学;2006年
4 孙付春;步行机器人的行走控制[D];成都理工大学;2006年
5 周百龙;基于脑机接口的嵌入式技术研究[D];天津理工大学;2005年
6 胡广;基于DSP的足球机器人设计与开发[D];中南大学;2002年
7 瞿晓荣;仿生机器蟹控制系统及驱动技术研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
8 梁传秋;SPC-Ⅱ推进系统设计及仿鱼推进器研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
9 于艳爽;八足仿生机器蟹运动协调与控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
10 田文罡;多足步行机器人控制系统的研究[D];华中科技大学;2004年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王修岩,葛平,王正林,孙一康,傅剑;基于分段线性化模型的冷连轧机PID解耦控制[J];北京科技大学学报;2004年02期
2 陈捷,王树青,王宁,王骥程;多侧线精馏塔的神经网络控制[J];化工学报;1996年03期
3 马钧水,刘贵忠,贾玉兰;改进遗传算法搜索性能的大变异操作[J];控制理论与应用;1998年03期
4 雷佳,蒋静坪;基于遗传算法的模型参考自适应控制[J];控制理论与应用;1998年03期
5 何福忠,孙优贤;基于稳定参数空间的PID调节器遗传优化设计[J];控制与决策;2000年04期
6 吴延华,孟娇茹;基于最优PID控制算法的直流调速系统[J];工矿自动化;2002年04期
7 焦宝聪;一类改进BFGS算法及其收敛性分析[J];数学的实践与认识;1999年02期
8 王国军,陈松乔;自动控制理论发展综述[J];微型机与应用;2000年06期
9 钱荣,周锡,张建辉;作用于圆柱壳结构上波浪力的多元线性回归分析[J];港工技术;2001年03期
10 傅朝方;圆柱墩群上波浪力计算[J];水利水运工程学报;2002年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 王凌;郑大钟;;模拟退火算法求解Flow-shop问题的研究[A];1997中国控制与决策学术年会论文集[C];1997年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 赵文华;基于DSP技术的永磁无刷直流电机控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
2 魏立新;6-DOF并联机器人动力学建模及其控制策略研究[D];燕山大学;2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘建辉;叶静;;基于类蜘蛛仿生煤矿救灾机器人步态研究[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2008年06期
2 王良文;潘春梅;王新杰;唐维纲;张小辉;;基于手脚融合功能的多足步行机器人正运动学分析[J];机械设计;2010年11期
3 陈学东;周明浩;孙翊;贾文川;;模块化多足步行机器人的运动控制系统研究[J];中国机械工程;2006年10期
4 徐凯;陈小平;;一种多足步行机器人行走状态分析模型[J];软件学报;2009年08期
5 赵慧;阮祥伟;;多足步行机器人单腿柔性建模与仿真[J];机床与液压;2009年06期
6 王良文;唐维纲;王新杰;何彩繁;;基于运动精确度的步行机器人轨迹跟踪中控制节点的契比雪夫插值研究[J];机械设计;2011年09期
7 吴明阳,孟庆鑫,王沫楠;电机驱动型两栖仿生机器蟹步行腿研究[J];电机与控制学报;2005年04期
8 王冬;张忠林;王臣业;;仿生机器蟹单足惯性参数在线识别神经网络模型[J];机械工程师;2006年04期
9 王沫楠,孙立宁;仿生机器蟹步行腿结构设计及运动学、动力学分析[J];机械设计与研究;2005年05期
10 袁鹏;;一种用于多足步行机器人步态控制的CPG模型[J];制造业自动化;2007年10期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 王沫楠;孟庆鑫;王京权;;仿生机器蟹步行腿结构设计及运动学、动力学分析[A];先进制造技术论坛暨第二届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 陈东良;仿生机器蟹两栖步行机理与控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
2 王新杰;多足步行机器人运动及力规划研究[D];华中科技大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张玲;仿生机器蟹机构模型及控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
2 罗红魏;两栖仿生机器蟹关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
3 阮祥伟;基于虚拟样机的液压驱动四足步行机器人机构设计[D];武汉科技大学;2009年
4 孙磊;仿生机器蟹原理样机的研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
5 孙翊;模块化多足步行机器人机械系统研究[D];华中科技大学;2006年
6 周明浩;模块化多足步行机器人关节控制系统研究[D];华中科技大学;2006年
7 贾文川;多足步行机器人的仿生控制研究[D];华中科技大学;2006年
8 蒲华燕;多足步行机器人分布式分层控制系统研究[D];华中科技大学;2007年
9 郭平;多足步行机器人运动位姿误差分析[D];华中科技大学;2008年
10 郝欣伟;仿生机器蟹步行足协调运动控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
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