水上行走机器人的设计与优化研究

admin · 发表于 2023-9-29 20:38:06

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水上行走机器人仿生水黾，是一种利用表面张力在水面上站立和行走的机器人。水黾能够在水面上快速滑行和跳跃，受水黾启发，人们对仿水黾的水上行走机器人的研究产生了浓厚的兴趣。水上行走机器人以其效率高、噪声低、机动性好、对环境扰动小的优势将在军事侦察、环境监测、水体检测等军事和民用等方面得到广泛应用。因此，开展水上行走机器人的研究具有非常重要的理论意义和实际应用价值。本文基于仿生原理，设计并实现了一种新型的水上行走机器人。机器人采用丝状腿部结构，微电机作驱动器，能转向和调速，能通过红外信号遥控其运动。该机器人具有重量轻、体积小、功耗低、运动灵活、控制简单方便的特点。本文通过对机器人腿部的静力学分析以及柔性变形分析，提出了机器人支撑腿和驱动腿形状的优化设计算法，给出了新型腿部结构并通过实验证明了该结构的合理性和有效性，解决了水上行走机器人支撑力小、驱动效率低的题目。本文基于MSP430单片机设计了水上行走机器人的集成控制系统，实现了遥控控制机器人前进和转向的基本功能。在机器人微小尺寸和微小重量的环境下，集成了驱动器、电源、控制器、传感器等，解决了微系统集成的设计难题，为以后搭载摄像头、检测器等设备打下了坚实的基础。基于上述理论制作了水上行走机器人样机，在实验室环境下对机器人进行水面前进、转弯实验，测得机器人相关参数，实验结果验证了本文提出新型结构和算法的有效性和正确性，机器人在水面上具有良好的灵活性和稳定性，达到了设计的预期目标。

水上行走机器人的设计与优化研究

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