基于柔性驱动腿的仿水黾水面划行机器人研究

发布时间：2024-12-18 02:40

　　水黾能够在水面上飞快地滑行、跳跃,具有能耗低、效率高、对水面的破坏小、噪声低等特点,吸引了国内外越来越多的学者开展理论相关研究,并设计了多款仿水黾水面运动机器人。生物研究表明,生物水黾划水时,驱动腿能够顺应水面产生柔性变形,有效提高其运动性能和运动稳定性。但当前的仿水黾机器人样机普遍采用刚性驱动腿,忽略了生物水黾驱动腿柔性特点,此外对生物水黾柔性驱动腿划水变形和受力的理论研究还未见相关报道。本文结合国家自然科学基金“仿水黾水面滑跳复合运动机器人及其水动力学研究”,针对基于柔性驱动腿的仿水黾水面划行机器人及其相关领域展开研究。首先,针对当前仿水黾柔性驱动腿划水变形、受力相关理论缺乏的问题,基于微单元悬臂梁理论建立柔性驱动腿划水变形、受力模型,并据此分析弹性模量、几何形状、划水速度和划水深度等参数对柔性驱动腿划水受力、变形及做功的影响。为后续柔性驱动腿划水受力实验和仿水黾机器人设计提供参考。其次,开展柔性驱动腿水面划水运动实验分析。基于杠杆原理搭建柔性驱动腿划水受力测量平台,实现柔性驱动腿划水过程受力的实验测定,验证柔性驱动腿划水模型的有效性;通过开展柔性驱动腿不同参数划水实验,获得了不同材...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1生物水黾

图1-1生物水黾成年水黾体长约2cm，重0.01g年水黾腿部各关节尺，此外当水黾的长度分别约为2.5mm、7mm和参考生物水黾本身腿部的尺寸，尺及运动所需的力。表1-1典型成年

图1-4水黾漂浮状态

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文撑力的作用，结果表示水黾支撑腿几个关节处的弯曲变形能够有效提高支撑，认为这部分作用甚至比超疏水性的作用更大。2015年，JianlinLiu等[6]再次行实验，证明了柔性支撑腿能够很大程度上提高水黾的支撑力。由此可知，黾作为一种水面生物存在，仰....

图1-5支撑腿变形[9]

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文撑力的作用，结果表示水黾支撑腿几个关节处的弯曲变形能够有效提高支撑，认为这部分作用甚至比超疏水性的作用更大。2015年，JianlinLiu等[6]再次行实验，证明了柔性支撑腿能够很大程度上提高水黾的支撑力。由此可知，黾作为一种水面生物存在，仰....

图1-6水黾运动过程

图1-4水黾漂浮状态图1-5支撑腿变形[9]1.2.4水黾运动特点水黾在水面上运动分为两种：一种是水面滑动，一种是水面跳跃。图1-6中a为水面滑动，b为水面跳跃，c为水面跳跃的俯视视角[23,41]。其中水面滑动通过中腿以椭圆形轨迹快速向后划过水面，获得驱动....

本文编号：4016923