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《华南理工大学》 2011年
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正交关节蛇形机器人典型运动方式的控制函数实现及其优化

张占  
【摘要】:蛇形机器人是一种高冗余自由度的移动机器人,结构设计上具有多模块、可重构的特点,具有很好的运动稳定性和很强的环境适应能力,克服了传统的机器人对周围环境的依赖性,可实现在未知的、复杂环境下的作业要求,如在地震、火灾等自然灾害中进行抢险救灾、医学中的健康检查和手术治疗、复杂环境下的军事侦察和攻击以及完成对未知星球的探测等许多领域都具有广泛的应用前景。 本文以正交关节蛇形机器人为研究对象,主要研究了蛇形机器人几种典型运动方式的控制函数实现,并对控制函数中的控制参数与蛇形机器人运动过程中的形状之间的关系进行分析与优化,给出了优化拟合函数。文章主要内容包括: (1)设计了蛇形机器人主从式分布控制系统 采用AVR单片机作为主、从控制器,设计了蛇形机器人主从式分布控制系统。上位机通过无线串口模块向主控制器发送控制指令,主控制器接收到控制指令后通过CAN总线将控制指令传送给各从控制器,由从控制器完成对执行单元的运动控制任务。 (2)提出了正交关节蛇形机器人的运动控制函数 首先,建立蛇形机器人的运动学模型;其次,对蛇形机器人运动方式进行了实现,先根据基于步态的运动控制方法对蛇形机器人的几种运动方式进行实现,之后研究了蛇形机器人几种典型运动方式的控制函数实现,提出了一种函数形式简单、可同时实现正交关节蛇形机器人多种典型运动方式的运动控制函数。 (3)对运动控制函数进行了分析与优化 对所提的运动控制函数进行分析,对应每种运动方式,利用优化算法对运动控制函数中的控制参数与运动过程中的蛇体形状参数之间的关系进行了优化拟合,给出了控制参数与形状参数之间的拟合函数。 (4)对典型运动方式进行了仿真及实现 利用Webots仿真软件建立了正交关节蛇形机器人的仿真环境;根据运动控制函数和优化拟合函数对蛇形机器人的几种典型运动方式进行了仿真,并将运动控制函数和优化拟合函数应用到实际的正交关节蛇形机器人系统中,对典型的运动方式进行了实现。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP242

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 熊翔,颜国正,丁国清,林良明,蔡弘;基于蛇类生物的仿生变体机器人运动学研究[J];光学精密工程;2001年04期
2 刘华,颜国正,丁国清;仿蛇变体机器人运动机理研究[J];机器人;2002年02期
3 陈丽,王越超,李斌;蛇形机器人研究现况与进展[J];机器人;2002年06期
4 陈丽,王越超,马书根,李斌;蛇形机器人侧向运动的研究[J];机器人;2003年03期
5 李斌,马书根,王越超,陈丽,汪洋;一种具有三维运动能力的蛇形机器人的研究[J];机器人;2004年06期
6 叶长龙;马书根;李斌;王越超;井涛;;新型蛇形机器人蜿蜒运动的动力学分析[J];机器人;2005年06期
7 孙洪;刘立祥;马培荪;;攀爬蛇形机器人爬树的静态机理研究[J];机器人;2008年02期
8 崔显世,颜国正,陈寅,林良明;一个微小型仿蛇机器人样机的研究[J];机器人;1999年02期
9 叶长龙,马书根,李斌,王越超;蛇形机器人的转弯和侧移运动研究[J];机械工程学报;2004年10期
10 陈丽,王越超,马书根,李斌;蛇形机器人行波运动的研究[J];机械工程学报;2004年12期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 何海东,王光荣,曹志奎;八关节三动杆蛇形机器人的运动模拟[J];传动技术;2004年04期
2 蒋湘军;魏武;;基于蛇形机器人桥梁缆索无损检测系统的研究[J];传感器与微系统;2011年04期
3 沈猛;徐德民;李俊;辛廷慧;贾均;;一种改进的轮式移动机器人转变路径生成方法[J];弹箭与制导学报;2004年S5期
4 谢黎明,查富生,杨建军,李国慧;多感知器蛇形机器人避障的智能控制[J];甘肃科学学报;2005年03期
5 李旻,章亚男,龚振邦;微小机器人的移动方式[J];光学精密工程;2000年04期
6 迟冬祥,颜国正;基于蚯蚓运动原理的微小机器人构件的运动特性[J];光学精密工程;2002年02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 陈斌;王建华;陈伟海;任冠佼;;蟑螂机器人崎岖路面行走算法设计与实现[J];北京航空航天大学学报;2011年07期
9 薛瑞彬;苏中;张夏丽;万承军;;蛇形机器人直线运动的研究[J];北京信息科技大学学报(自然科学版);2011年05期
10 杨明,王硕,王德石;仿生机器人运动建模与控制研究进展[J];海军工程大学学报;2005年01期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 张昊;戴振东;杨松祥;;蛇腹部的摩擦特性研究[A];第二届全国工业摩擦学大会暨第七届全国青年摩擦学学术会议会议论文集[C];2004年
2 丁建宁;胡友耀;杨继昌;范真;张占立;张昊;戴振东;;蛇类表皮摩擦学性能的AFM研究[A];2006全国摩擦学学术会议论文集(三)[C];2006年
3 左志坚;李斌;马书根;王智锋;;蛇形机器人水下蜿蜒运动的仿真研究[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(1)[C];2008年
4 张代兵;谭红力;潘献飞;;蛇形机器人的分布式控制实现[A];全国第十五届计算机科学与技术应用学术会议论文集[C];2003年
5 吴启迪;刘成菊;张家奇;陈启军;;生物诱导的机器人行走控制研究进展[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第四分册)[中国科学(专刊)][C];2009年
6 郁树梅;马书根;李斌;王越超;;水陆两栖蛇形机器人的上浮和下潜步态研究[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
7 田冬英;王明辉;李斌;;水陆两栖可变形机器人控制系统设计与实现[A];中国仪器仪表学会第十三届青年学术会议论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘刚峰;面向地下巷道的侦察机器人及其关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 赵旖旎;灵长类仿生机器人悬臂运动仿生与控制策略研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 孙洪;攀爬蛇形机器人的研究[D];上海交通大学;2007年
4 何斌;医用微型机器人动力学建模及其行为智能控制研究[D];浙江大学;2001年
5 杨清梅;基于数据融合的拱泥机器人检测系统研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
6 王岚;拱泥机器人的控制系统及路径规划研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
7 沈猛;轮式移动机器人导航控制与路径规划研究[D];西北工业大学;2006年
8 李英;可重构模块机器人动力学控制与故障诊断方法研究[D];吉林大学;2007年
9 高云园;基于生物免疫机理的多机器人协作研究[D];浙江大学;2007年
10 王光明;仿鱼柔性长鳍波动推进理论与实验研究[D];国防科学技术大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张吉斌;多节煤矿搜索机器人运动规划研究及控制系统设计[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 梁亮;不同螺纹下医用微型机器人的理论分析和实验研究[D];浙江大学;2003年
3 单以才;机器人机械操作臂的模块化设计及其控制的研究[D];扬州大学;2003年
4 唐见兵;模块化可重组机器人运动规划方法研究[D];国防科学技术大学;2003年
5 赵晨光;基于磁流变液的蠕动驱动研究[D];西南交通大学;2004年
6 林永光;一种具有空间关节的蛇形机器人系统设计与实现[D];燕山大学;2006年
7 许亚婷;蚯蚓体表形貌及粘附特性研究[D];吉林大学;2006年
8 赵红伟;斜四关节手腕运动与动力学分析及仿真研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
9 周海燕;考虑非线性刚度的仿袋鼠跳跃机器人动力特性分析[D];西北工业大学;2007年
10 刘贵春;多仿生机器鱼协调控制的研究和设计[D];北方工业大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈新荣,余跃庆,姜春福,刘迎春;基于虚拟样机的机器人仿真[J];北京工业大学学报;2004年01期
2 陈丽,王越超,李斌,马书根,罗继曼;蛇形机器人的翻滚运动及其越障研究[J];高技术通讯;2003年07期
3 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
4 王沫楠,杨玉春;仿生机器蟹的模型建立及优化[J];哈尔滨理工大学学报;2003年06期
5 耿贵波;许超;于欣;;机器人机构建模的几何方法[J];浙江大学学报(理学版);2006年02期
6 汪劲松,白绍平,张伯鹏;微小型移动机器人移动方式的研究[J];机器人;1993年02期
7 张秀丽,郑浩峻,陈恳,段广洪;机器人仿生学研究综述[J];机器人;2002年02期
8 陈丽,王越超,李斌;蛇形机器人研究现况与进展[J];机器人;2002年06期
9 陈丽,王越超,马书根,李斌;蛇形机器人侧向运动的研究[J];机器人;2003年03期
10 汪洋,李斌,陈丽,林琛;蛇形机器人控制系统的设计与实现[J];机器人;2003年06期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 叶长龙,马书根,李斌,王越超;蛇形机器人的转弯和侧移运动研究[J];机械工程学报;2004年10期
2 叶长龙,关鼎;蛇形机器人的耦合驱动模块化单元设计[J];沈阳工业大学学报;2004年05期
3 李斌;蛇形机器人的研究及在灾难救援中的应用[J];机器人技术与应用;2003年03期
4 朱圣领,郭旭红,芮延年,王翔;一种新型蛇形机器人的运动规划研究[J];机械设计与研究;2004年05期
5 ;蛇形机器人[J];机器人技术与应用;1996年06期
6 王握文 ,王振平;我国第一个蛇形机器人研制成功[J];中国科技奖励;2002年01期
7 陈丽,王越超,马书根,李斌;一种可重构蛇形机器人的研究[J];中国机械工程;2003年16期
8 芮执元,孙雪莲,剡昌锋;蛇形机器人避障的模糊神经网络控制[J];机械与电子;2004年07期
9 赵丽娟,解晓松,刘杰,隋新,刘秀莲;用形状记忆合金驱动的一种新型蛇形机器人[J];制造业自动化;2005年02期
10 黄恒,颜国正,熊翔;蛇形机器人的运动策略[J];电机与控制学报;2002年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 付洪威;姚红串;金波;;蛇形机器人实验教学方法的创新与研究[A];北京高教学会实验室工作研究会2010年学术研讨会论文集(下册)[C];2010年
2 郁树梅;马书根;李斌;王越超;;水陆两栖蛇形机器人的上浮和下潜步态研究[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
3 张丹凤;吴成东;李斌;;蛇形机器人被动蜿蜒避障运动的研究[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
4 张代兵;谭红力;潘献飞;;蛇形机器人的分布式控制实现[A];全国第十五届计算机科学与技术应用学术会议论文集[C];2003年
5 张昊;戴振东;杨松祥;;蛇腹部的摩擦特性研究[A];第二届全国工业摩擦学大会暨第七届全国青年摩擦学学术会议会议论文集[C];2004年
6 魏发远;陈新发;王峰军;;人机交互式电缆布线及其逆运动学仿真[A];中国工程物理研究院第七届电子技术青年学术交流会论文集[C];2005年
7 田冬英;王明辉;李斌;;水陆两栖可变形机器人控制系统设计与实现[A];中国仪器仪表学会第十三届青年学术会议论文集[C];2011年
8 李正良;熊辉;汪之松;;耗能减震结构的分段优化方法[A];第二届全国防震减灾工程学术研讨会论文集[C];2005年
9 许晨明;隋杰英;翟瑞华;;耗能分灾在基于性能的抗震设计中的研究[A];第17届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ册)[C];2008年
10 张国伟;李斌;龚海里;王聪;郑怀兵;;废墟洞穴搜救机器人控制软件设计与实现[A];中国仪器仪表学会第十二届青年学术会议论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;美国研制蛇形机器人[N];中国机电日报;2000年
2 本报特约记者 王握文;五硕士造“蛇”[N];科技日报;2001年
3 ;蛇形机器人将成援救新工具[N];新华每日电讯;2006年
4 王握文 王振平;我国首个蛇形机器人研制成功[N];新华每日电讯;2001年
5 文/朱青;机器蛇有“眼睛”能爬楼梯[N];北京科技报;2004年
6 本报特约记者 王握文;五硕士造“蛇”记[N];解放军报;2001年
7 小 寒;中国机器蛇无孔不入[N];大众科技报;2003年
8 编译 杨孝文 任秋凌;胜似超人 机器蛇废墟搜救[N];北京科技报;2006年
9 本报记者  张强;机器人鸟将怎样为人类服务?[N];科技日报;2007年
10 姜莹莹;我科学家实现电脑遥控动物[N];北京科技报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙洪;攀爬蛇形机器人的研究[D];上海交通大学;2007年
2 李娜;具有二阶非完整约束的铰接多刚体系统动力学建模与应用研究[D];燕山大学;2010年
3 单而芳;图的控制数及其相关参数[D];上海大学;2005年
4 李若;移动网格方法及其应用[D];北京大学;2001年
5 王海超;控制临界图的因子与图的符号控制[D];上海大学;2009年
6 孙太任;机器人对环境边界的跟踪控制[D];华南理工大学;2011年
7 李开生;通用擦窗机器人控制系统体系结构的研究和实现[D];北京工业大学;2001年
8 周宗锡;刚体姿态控制及其在机器人控制中的应用研究[D];西北工业大学;2002年
9 朱齐丹;具有非驱动关节的机器人控制研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
10 李春发;分布参数系统辨识与最优控制理论算法及应用[D];大连理工大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张占;正交关节蛇形机器人典型运动方式的控制函数实现及其优化[D];华南理工大学;2011年
2 冯静;蛇形机器人运动分析与建模及其在桥梁缆索检测中的应用[D];华南理工大学;2011年
3 蒋湘军;蛇形机器人步态研究及在桥梁缆索检测中的应用[D];华南理工大学;2011年
4 郭燕;蛇形机器人的运动控制及步态优化[D];华南理工大学;2011年
5 胡德利;蛇形机器人在障碍物环境中的运动研究[D];沈阳航空航天大学;2011年
6 宋能松;欠驱动蛇形机器人的设计与研究[D];武汉理工大学;2010年
7 李秀丽;基于模块GZ-I的蛇形机器人运动性能研究[D];浙江工业大学;2011年
8 朱红山;基于OMAP平台蛇形机器人控制系统设计及复杂环境下视觉导航的研究[D];华南理工大学;2011年
9 张玲玲;蛇形机器人的机构设计和运动研究[D];大连理工大学;2009年
10 林永光;一种具有空间关节的蛇形机器人系统设计与实现[D];燕山大学;2006年
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