连续体型震后救援机器人运动学研究

摘要

近年来世界各地地震频发，埋在狭窄空间内的受害者经常由于未能及时实施有效救援而延误生命，研究适用于震后狭窄空间快速救援的应急辅助救援机器人具有重要的理论和实际意义。本文针对传统刚性离散杆结构救援机器人易在狭窄空间中卡死而丧失救援功能的缺点，开展能够自适应狭窄空间地形的柔性连续体型震后救援机器人研究。论文取得如下创新性成果：
　　首先，受众多连续体型结构动物具有很强的柔顺性和灵活性启发，基于仿生学原理，设计了一套柔性连续体型震后救援机器人机构，由3节弯曲关节段组成，每关节段具有2个弯曲自由度，通过线驱动的方式实现机器人的主动弯曲，以适应狭窄空间的地形变化。
　　其次，鉴于传统 D-H 方法不适用于非结构环境下连续体型机器人的运动学分析，提出了一种基于修正D-H法的连续体型震后救援机器人运动学分析方法。利用该方法分别对连续体型震后救援机器人的单关节段和多关节段进行了正逆运动学建模及仿真分析，结果表明该机器人构型满足狭窄空间救援需求。
　　最后，为了满足连续体型震后救援机器人在狭窄空间内具有良好通过性的要求，针对连续体型震后救援机器人的多关节段连续体型结构特点，提出了一种基于曲线拟合的控制策略，并在ADAMS环境下进行了仿真实验，结果验证了该控制策略可令机器人具有良好的狭窄空间通过性能。

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第一章 绪论

§1-1 课题背景与研究意义

§1-2 救援机器人的发展与现状

§1-3 连续体型机器人的发展与现状

§1-4 课题的主要研究内容

第二章 连续体型震后救援机器人的机构设计

§2-1 前言

§2-2 连续体型震后救援机器人的机构设计要求

§2-3 连续体型震后救援机器人的仿生机构设计

§2-4 本章小结

第三章 连续体型震后救援机器人的运动学建模与分析

§3-1 引言

§3-2 单关节连续体型震后救援机器人的运动学分析

§3-3 单关节连续体型震后救援机器人的运动学仿真

§3-4 多关节模块连续体型震后救援机器人的运动学分析与仿真

§3-5 本章小结

第四章 基于虚拟样机的连续体型震后救援机器人通过性研究

§4-1 引言

§4-2 ADAMS软件介绍

§4-3 连续体型震后救援机器人ADAMS建模

§4-4 连续体型震后救援机器人的通过性策略研究

§4-5 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢