仿生爬虫机器人自适应波形运动路径规划研究
发布时间：2020-12-26 19:38
生物的运动方式多种多样,而波形运动作为自然界最基本的运动方式之一,由于其所具有的多自由度,因而拥有更强的灵活性和适应性。生物蛇被广泛地作为研究波形运动机理的研究对象,但是其庞大的神经系统和复杂的肌肉骨骼结构,阻碍了波形运动机制的深入研究。在波形运动研究中,因为秀丽隐杆线虫(C.elegans)与生物蛇的运动形体及方式相似,并且具备结构简单、易于分析等优点,所以该线虫为研究波形运动机制提供了一个理想的研究模型。仿生机器人路径规划研究具有重要的实用与社会价值,因此本文针对秀丽隐杆线虫波形运动特征,对爬虫机器人系统、波形运动模式、路径规划等方面进行了研究。本文研究工作可分为以下三个部分:1.仿生爬虫机器人系统的构建。本文分析了秀丽隐杆线虫本体感受回馈机制下波形运动的原理,并对其肌肉解剖结构进行了研究,由此建立了线虫身体模型。同时,也分析了该线虫的几种基本运动行为,在这些行为基础上,选择了组成爬虫机器人系统的元件,构建了仿生爬虫机器人。2.秀丽隐杆线虫波形避障行为仿真。根据秀丽隐杆线虫波形运动的机理,建立了波形运动数学模型和线虫转向模型。然后利用探测感受器来获取线虫与环境中障碍物的相对位置关系...
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
线虫波形运动模式
选取了相应的功能模块，并且保证所构建的爬虫机器人波形运动行为基本功能正常。图2.6 爬虫机器人原理图运动行为运动逻辑肌肉模型 波形运动运动决策控制器连杆结构决策能力肌肉系统提出 控制产生转化学习建模构建控制感知爬虫机器人
固定螺丝口分别与不同关节相连接，这样电机收到指令发生偏转时，就可以产生关节间的相对偏转。这种方案在结构上不复杂，而且后期处理也较为容易。图2.8 电机直接驱动方案 图2.9 AX-12A舵机电机选用的是Dynamixel系列机器人舵机AX-12A舵机。AX-12A舵机如图2.9所示，该电机具有智能化程度高、便于操作控制、集成程度高、负载能力高和输出稳定等优点。并且其不同于传统舵机采用PWM控制运动，而是通过串行通信的方式。相对于其他舵机（只作为单纯的执行器）来说，该舵机能够提供角度、角速度、力矩、电机温度等实时反馈信息，对于研究相关机制提供了很好的硬件设备。AX-12A舵机的具体参数如表2.1所示。表2.1 AX-12A舵机的相关参数型号 AX-12重量(g) 55减速比 1/254输入电压(V) 7 10最大扭矩(kgf·cm) 12 16.5转速(s/60°) 0.269 0.1962.3.4 通讯模块无线通讯模块XBee采用的是Zig Bee无线通讯协议，提供远程通信的硬件基础。因为所选择的控制器集成了XBee模块的网络套接字，这成为选择此模块最主要的
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进人工势场法的移动机器人路径规划分析[J]. 仇恒坦,平雪良,高文研,贝旭颖. 机械设计与研究. 2017(04)
[2]基于人工势场和RRT算法的机器蛇水下三维避障算法[J]. 李东方,王超,邓宏彬,李科伟. 兵工学报. 2017(S1)
[3]改进遗传算法在移动机器人路径规划中的应用研究[J]. 王雷,李明,蔡劲草,刘志虎. 机械科学与技术. 2017(05)
[4]基于模糊逻辑的移动机器人避障研究[J]. 刘祖兵,袁亮,蒋伟. 机械设计与制造. 2017(03)
[5]基于幅值调整法的蛇形机器人避障研究[J]. 卢振利,谢亚飞,刘超,单长考,李斌. 高技术通讯. 2016(Z1)
[6]机器人BP神经网络避障控制模型构建及仿真[J]. 张素芹. 西安工业大学学报. 2015(08)
[7]基于微分几何的蛇形机器人动力学与控制统一模型[J]. 郭宪,马书根,李斌,王明辉,王越超. 中国科学:信息科学. 2015(08)
[8]基于遗传算法的蛇形机器人CPG模型参数优化[J]. 连晓峰,郭卫平,廉小亲,苏中,赵旭. 计算机工程与设计. 2015(07)
[9]基于动力学与控制统一模型的蛇形机器人速度跟踪控制方法研究[J]. 郭宪,马书根,李斌,王明辉,王越超. 自动化学报. 2015(11)
[10]基于三次样条插值函数的蛇形机器人轨迹规划[J]. 韩彦肖,彭书华. 北京信息科技大学学报(自然科学版). 2015(03)
硕士论文
[1]攀爬蛇形机器人运动控制与关节转矩分析[D]. 陈春煦.华南理工大学 2016
[2]基于姿态规划的攀爬蛇形机器人研究与实现[D]. 林维河.华南理工大学 2015
本文编号：2940344
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
线虫波形运动模式
选取了相应的功能模块，并且保证所构建的爬虫机器人波形运动行为基本功能正常。图2.6 爬虫机器人原理图运动行为运动逻辑肌肉模型 波形运动运动决策控制器连杆结构决策能力肌肉系统提出 控制产生转化学习建模构建控制感知爬虫机器人
固定螺丝口分别与不同关节相连接，这样电机收到指令发生偏转时，就可以产生关节间的相对偏转。这种方案在结构上不复杂，而且后期处理也较为容易。图2.8 电机直接驱动方案 图2.9 AX-12A舵机电机选用的是Dynamixel系列机器人舵机AX-12A舵机。AX-12A舵机如图2.9所示，该电机具有智能化程度高、便于操作控制、集成程度高、负载能力高和输出稳定等优点。并且其不同于传统舵机采用PWM控制运动，而是通过串行通信的方式。相对于其他舵机（只作为单纯的执行器）来说，该舵机能够提供角度、角速度、力矩、电机温度等实时反馈信息，对于研究相关机制提供了很好的硬件设备。AX-12A舵机的具体参数如表2.1所示。表2.1 AX-12A舵机的相关参数型号 AX-12重量(g) 55减速比 1/254输入电压(V) 7 10最大扭矩(kgf·cm) 12 16.5转速(s/60°) 0.269 0.1962.3.4 通讯模块无线通讯模块XBee采用的是Zig Bee无线通讯协议，提供远程通信的硬件基础。因为所选择的控制器集成了XBee模块的网络套接字，这成为选择此模块最主要的
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进人工势场法的移动机器人路径规划分析[J]. 仇恒坦,平雪良,高文研,贝旭颖. 机械设计与研究. 2017(04)
[2]基于人工势场和RRT算法的机器蛇水下三维避障算法[J]. 李东方,王超,邓宏彬,李科伟. 兵工学报. 2017(S1)
[3]改进遗传算法在移动机器人路径规划中的应用研究[J]. 王雷,李明,蔡劲草,刘志虎. 机械科学与技术. 2017(05)
[4]基于模糊逻辑的移动机器人避障研究[J]. 刘祖兵,袁亮,蒋伟. 机械设计与制造. 2017(03)
[5]基于幅值调整法的蛇形机器人避障研究[J]. 卢振利,谢亚飞,刘超,单长考,李斌. 高技术通讯. 2016(Z1)
[6]机器人BP神经网络避障控制模型构建及仿真[J]. 张素芹. 西安工业大学学报. 2015(08)
[7]基于微分几何的蛇形机器人动力学与控制统一模型[J]. 郭宪,马书根,李斌,王明辉,王越超. 中国科学:信息科学. 2015(08)
[8]基于遗传算法的蛇形机器人CPG模型参数优化[J]. 连晓峰,郭卫平,廉小亲,苏中,赵旭. 计算机工程与设计. 2015(07)
[9]基于动力学与控制统一模型的蛇形机器人速度跟踪控制方法研究[J]. 郭宪,马书根,李斌,王明辉,王越超. 自动化学报. 2015(11)
[10]基于三次样条插值函数的蛇形机器人轨迹规划[J]. 韩彦肖,彭书华. 北京信息科技大学学报(自然科学版). 2015(03)
硕士论文
[1]攀爬蛇形机器人运动控制与关节转矩分析[D]. 陈春煦.华南理工大学 2016
[2]基于姿态规划的攀爬蛇形机器人研究与实现[D]. 林维河.华南理工大学 2015
本文编号：2940344
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