微小型爬壁仿生机构研究及仿真

摘要

微小型爬壁仿生机构是代替人类进行各种极限作业的移动机器人,它能够进入大楼通风管道进行灾情现场考察、敌情侦察,或进入空间狭窄的核工业管道群之间进行外管壁的检测和维修.因此开发类似壁虎仿生机构的微小型爬壁机器人具有很高的市场潜力和实用价值.本课题属于上海市启明星和国家自然科学基金资助项目,研究的目的是开发能象壁虎一样适应各种材质和任意形状表面的微小型爬壁仿生机构.本文在不考虑壁面吸附力和重力引起的倾覆力矩对微小型爬壁仿生机构运动影响外,主要介绍了此微小型机器人的机构设计、步态规划、运动学和动力学分析、有限元分析及仿真.在阅读大量文献和借鉴已有类似成果的基础上,理论联系实际,研制出了体形微小、具有良好机动性的微小型四足仿生机器人.作者本着

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及本论文使用授权说明

第一章绪论

1.1研究的意义和目的

1.2微小型步行机器人国内外研究现状和问题

1.2.1微小型步行机器人的研究现状

1.2.2微小型步行机器人步行机构的研究现状

1.3微型机器人的设计和建模

1.4面临的问题

1.5“微小型爬壁仿生机构研究”项目简介

1.6本学位论文的主要研究内容和任务

1.6.1本文的主要工作

1.6.2论文工作思路和结构安排

1.7本章小结

第二章仿生机构的吸附移动机理及步态研究

2.1引言

2.2壁虎的吸附机理和移动机理

2.2.1吸附机理

2.2.2材料制作方法的可行性研究

2.2.3移动机理

2.3足的步态设计

2.4微型仿生机器人倒立摆模型

2.5本章小结

第三章微型仿生机器人的总体设计

3.1引言

3.2微型仿生机器人的本体结构

3.2.1仿生机器人本体结构形式的选择

3.2.2驱动元件和驱动方式

3.2.3腿的布置形式

3.2.4腿机构的形式

3.2.5微型移动仿生机器人的腿机构设计

3.3微型四足仿生机器人的结构

3.4本章小结

第四章机构运动学和动力学分析

4.1引言

4.2运动学和动力学分析

4.2.1运动学分析

4.2.2轨迹的实现

4.2.3机构动力学分析

4.3本章小结

第五章基于有限元方法的微机器人分析和结构优化

5.1引言

5.2 Pro/ENGINEER介绍及其模块简介

5.3有限单元法简介

5.4利用Pro/MECHANICA完成有限元前处理

5.4.1杆件受力分析

5.4.2建立几何模型

5.4.3设定单元属性

5.4.4输出有限元分析工具输出结果

5.4.5灵敏度研究和优化

5.5本章小结

第六章基于虚拟样机技术的微型机器人仿真

6.1引言

6.2虚拟样机技术简介及其研究范围

6.3ADAMS简介

6.4建模及仿真步骤

6.5微型机器人机械系统仿真

6.5.1系统仿真步骤

6.5.2腿机构的建模

6.5.3仿真分析

6.6本章小结

第七章结论和展望

致谢

参考文献

附录1：攻读硕士学位期间发表的论文

附录2：微型机器人装配图

论文说明