学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

爬壁机器人工作空间及越障机构步态分析研究

作　者: 何爱军
导　师: 董宏林
学　校: 南京理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 爬壁工作空间越障步态
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 8次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

爬壁机器人作为一种极限机器人,已经成为当前机器人领域中研究的一个热点,它能代替人工在极限条件下完成多种作业任务,降低了人工作业的难度与风险系数,无论是在军用领域还是民用领域都有广泛的应用空间。作为移动机器人的个重要分支,爬壁机器人涉及机器人学、人工智能、智能控制、计算机视觉等多个领域。在查阅国内外爬壁机器人相关资料的基础上,以爬壁机器人执行诸如侦测勘察等多种实际任务为背景,通过对不同移动机构和越障方式进行对比,我们提出了一种新颖的越障方式,即基于复合连杆尺的双足爬壁机器人。本文主要是结合越障机构的设计对其在跨臂的工作空间及越障步态动作进行分析研究。首先,本文介绍了爬壁机器人近年来的发展状况以及国内外研究成果。针对爬壁机器人问题的特点,对传统爬壁机器人的设计思想进行了研究,统计分析爬壁机器人在工作时遇到的障碍类型,对比目前已有的和常用的几种爬壁机器人的优缺点,从而提出复合连杆双足越障方式。在确定了复合连杆双足越障方式之后,分析越障机构的传动技术如何实现。然后,在连杆越障机构在正常运行时,建立工作空间坐标系,分析移动足的工作空间,即末端执行器坐标系原点能在空间中活动的最大范围,运用参数曲面族的包络公式确定末端执行器的工作空间的界限曲面并进行分析研究。最后再按照任务需要,建立几种典型的越障模式,对爬壁机器人越障机构进行运动学求解,结合墙壁尺寸特征和机器人自身的越障模块,对机器人的姿态位置进行步态分析计算,求解出几种常见步态类动作,以达到建立步态函数库的目的。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
1 绪论  7-16
  1.1 课题来源、研究目的和意义  7-8
    1.1.1 课题来源  7
    1.1.2 课题研究目的和意义  7-8
  1.2 爬壁机器人的分类及国内外研究现状  8-15
    1.2.1 国外仿生爬壁机器人研究现状  8-10
    1.2.2 国外负压吸附爬壁机器人研究现状  10-13
    1.2.3 国内相关研究状况  13-15
  1.3 本文主要研究内容  15-16
2 爬壁机器人工作障碍分析与越障方案提出  16-24
  2.1 引言  16
  2.2 障碍分析  16-19
    2.2.1 典型壁面分类  16-18
    2.2.2 常见壁面障碍物  18-19
    2.2.3 壁面立体障碍结构  19
  2.3 越障机构方案对比  19-22
  2.4 越障机构方案选择  22-23
  2.5 本章小结  23-24
3 越障机构传动实现  24-37
  3.1 引言  24
  3.2 偏航运动传动系统方案设计及分析  24-25
  3.3 动臂驱动方案选择与设计  25-32
    3.3.1 曲柄滑块机构方案设计  26-29
    3.3.2 传动导杆机构方案设计  29-32
  3.5 胯关节机构运动分析研究  32-34
  3.6 爬壁动臂尺寸选取及爬壁吸附静力学分析  34-36
  3.7 本章小结  36-37
4 越障机构工作空间分析  37-45
  4.1 引言  37
  4.2 工作空间的描述  37-41
    4.2.1 工作空间基本含义  37-39
    4.2.2 工作空间的基本解法  39-40
    4.2.3 工作空间的性能指标综述  40-41
  4.3 复合连杆机构的工作空间分析  41-44
  4.4 本章小结  44-45
5 爬壁机器人越障步态研究  45-58
  5.1 引言  45
  5.2 典型越障模式  45
  5.3 爬壁机器人越障机构逆运动学求解  45-49
  5.4 常见几种步态设计  49-54
    5.4.1 平坦竖直壁面上无障碍步态设计  49-50
    5.4.2 竖直壁面上越障步态设计  50-51
    5.4.3 直外转角壁面越障步态设计  51-53
    5.4.4 直内转角竖直壁面越障步态设计  53
    5.4.5 从直立壁面到天花板过度步态设计  53-54
  5.5 爬壁机器人步态控制器设计  54-57
  5.6 本章小结  57-58
6 结论  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-62

爬壁机器人工作空间及越障机构步态分析研究

内容摘要

全文目录

相似论文