蛇形機器人水下運動仿真及控制的研究.pdf

1、蛇形機器人借助于生物蛇幾百萬年自然進化形成的外在身體結構，對于適應復雜非結構環(huán)境具有天然的優(yōu)勢。但蛇形機器人獨特的的身體結構帶來更大的靈活性和運動空間的同時，也為設計蛇形機器人的運動控制模型提出了巨大挑戰(zhàn)。
　　和陸地蛇形機器人相比，由于水下環(huán)境的高度復雜性以及水下通信延遲的影響，使得對于蛇形機器人控制模型的設計、模型參數(shù)的優(yōu)化更具難度。由于在沒有完全了解步態(tài)特性的情況下，不能直接將機器人控制模型用于樣機的水下實驗，因此，如何實現(xiàn)

2、在水環(huán)境下高效、高機動性控制蛇形機器人是水下蛇形機器人研究領域的一個難點，本文針對這一問題開展了如下研究：
　　1、對蛇形機器人水下運動受力進行理論分析。
　　根據(jù)蛇形機器人多關節(jié)超冗余和模塊化的特點，分析水下運動機器人與水的交互作用，基于多剛體動力學建模的方法建立機器人水下運動模型。
　　2、建立水下運動的仿真分析系統(tǒng)。
　　基于蛇形機器人的物理樣機的實際參數(shù)建立能準確模擬水下平面運動和空間運動的虛擬樣機模型。

3、
　　3、仿真分析典型運動的性能，并進行相應的實驗驗證。
　　根據(jù)水下蛇形機器人的運動，分析蜿蜒運動、轉彎運動和上浮下潛的運動的特點，建立蛇形機器人水下平面運動和空間運動控制的數(shù)學模型。并在仿真分析系統(tǒng)中對控制模型進行仿真，分析控制參數(shù)與運動性能之間的關系；以速度為目標，以機器人樣機的實際結構參數(shù)為約束，優(yōu)化蜿蜒運動控制模型。最后，通過仿真分析系統(tǒng)將驗證和優(yōu)化的控制模型移植到機器人上進行相應的實驗驗證。
　　綜上，本文