UPR-UPU-UR矢量推进机构的推进性能研究

发布时间：2023-06-10 11:12

　　为了实现水下机器人的推进装置具备空间姿态调整和大转矩的动力传递功能,本文提出了UPR-UPU-UR矢量推进机构。首先,运用螺旋理论计算了矢量推进机构的自由度,基于解析法构建了矢量推进机构的位置模型。其次,推导出了矢量推进机构的输出矢量和输入矢量之间的关系,并采用粒子群优化算法对矢量推进机构进行了位置正解计算。然后,基于矩阵分析法从速度雅克比矩阵和机构特征性角度研究了机构奇异性,计算了矢量推进机构动平台的工作空间。最后,搭建了UPR-UPU-UR矢量推进机构的实验平台,并进行了试验研究。数值仿真和实验结果表明:粒子群优化算例在绝对误差小于0.001°下可获得机构动平台的精确位姿,机构的矢量推进性能实验值与理论值存在的最大误差为5%,这证实了该机构具有良好的运动特性和推进性能。矢量推进机构是通过改变两条支链长度来调整螺旋桨的推力方向,使机器人可以具备偏航、俯仰、横滚等多种运动模式,有助于其实现复杂的水下运动。

【文章页数】：14 页

【文章目录】：
1 引 言
2 UPR-UPU-UR矢量推进机构的创新设计
    2.1 设计思想与坐标系构建
    2.2 UPR-UPU-UR矢量推进机构的自由度计算
3 UPR-UPU-UR矢量推进机构的运动学建模
    3.1 UPR-UPU-UR矢量推进机构的位置反解模型
    3.2 UPR-UPU-UR矢量推进机构的位置正解模型
    3.3 UPR-UPU-UR矢量推进机构的速度建模
    3.4 UPR-UPU-UR矢量推进机构的奇异性分析
    3.5 UPR-UPU-UR矢量推进机构的工作空间分析
        (1)支链长度限制
        (2)运动副转角限制
        (3)支链间的相互干涉限制和奇异位形限制
4 实验验证
5 结 论



本文编号：3832778