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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
本研究属于探索性研究范畴，课题任务目标为开发一台基于振动吸附原理的仿生爬壁蠕虫机器人，该机器人可在竖直粗糙壁面上连续爬行。通过该机器人的开发，验证链式结构爬壁机器人的可行性，探索一条设计爬壁机器人结构和控制方法的新思路。同时也验证振动吸附方法应用在链式爬壁机器人上的有效性，为爬壁机器人小型化设计时克服吸附和移动的本征矛盾提供一种新方法。本文最初的想法来自于自然界蠕虫的运动机理，通过对蠕虫运动的研究抽象出了仿生模型，并开发了一台仿生蠕虫爬壁机器人样机。通过对该样机结构布局和控制方法的研究，解决了运动链转化时的一系列题目。为了改进吸附效果，提出了一种全新的吸附方法——振动吸附，以解决爬壁蠕虫机器人壁面适应性差的缺点。并最终将振动吸附方法与爬壁蠕虫机器人结合，设计了能够在粗糙壁面上连续爬行的链式机器人。本文主要研究内容如下：1. 总结了自然界蠕虫几种常见的爬行方式，针对其中最基本的连续单波前进运动进行分析，研究了蠕虫身体各部分肌肉和组织在运动过程中起到的作用。通过此项研究，抽象出了机器人的运动学模型。2. 为了降低开发难度，也为了使相关难点更加明朗，将抽象出的机器人运动学模型划分为首尾尺蠖模型和蠕虫模型，并针对这两种模型规划了爬壁步态。分析了运动链转化时的冗余驱动题目。3. 基于模块化的设计思想，设计了爬壁蠕虫的机械结构。并按照规划的步态进行了一系列爬壁实验，初步验证了链式结构爬壁机器人的可行性。爬壁实验采用非对称相控制法结合曲线拟合法对运动链转化过程中的冗余驱动题目进行了解决，应用该方法能够大大降低关节力干涉产生的侧滑力对吸盘固定约束的破坏性影响。4. 以开发的爬壁蠕虫样机为对象，研究了更一般的控制链式结构爬壁机器的方法。提高了机器人爬壁的安全性和可靠性，也为机器人躯干结构的扩充提供了可能。5. 对振动吸附的机理进行了理论分析和实验，以解决爬壁机器人壁面适应性差的缺陷。推导了振动吸附气压值和吸附力的理论计算公式，并以正弦振动为例对其进行实验验证，实验结果验证了理论分析的正确性。6. 对振动吸附一般方法的研究。提出了区别于正弦振动的另一种振动方式——方波振动，并以方波振动为例提出了真空比的定义，建立了衡量不同振动方式优越性的一般方法，该方法通过实验得以验证。7. 改进了爬壁蠕虫机器人样机，将振动吸附方法与蠕虫的链式结构结合在一起，开发了基于振动吸附原理的仿生蠕虫机器人。采用机构上的巧妙设计，将多吸盘的振动吸附同自脱离机构结合在一个模块上，节省了单独的放气驱动元件，使结构更加紧凑。8. 改进后的机器人无论体积还是重量都有所增加，为保证改进后的机器人能够安全可靠地爬行，对关节驱动元件进行详细的运动学分析及力学分析。实验验证了链式爬壁蠕虫机器人应用振动吸附方法的可行性和有效性。 |
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发表于 2024-2-5 22:39:34
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