球形两栖机器人的稳定性分析
[Abstract]:With the rapid development of modern society, the relationship between robot technology and human daily life becomes more and more inseparable. Spherical amphibious robot is an important part of robot. Because it is a symmetrical structure, it has good environmental adaptability and motion stability, and has been widely used in every field of daily life. Therefore, the research of spherical amphibious robot has become a hot topic in the field of robot research. It is necessary to study and analyze the stability of spherical amphibious robot because of its stable structure and performance. Firstly, this paper introduces a new spherical amphibious robot system. The robot is an integral symmetric spherical structure with stable structure, low noise and flexible movement. It uses a water spray pipe with a water jet DC propeller as its driving leg unit. The robot can not only operate on land, but also accomplish all kinds of motion and operation in underwater environment. Secondly, in order to analyze the land stability and underwater stability of spherical amphibious robot, the stability theory of spherical amphibious robot is analyzed. Then the motion of spherical amphibious robot in terrestrial environment is simulated and analyzed by using the theory of fluid-solid coupling mechanics, and the global deformation diagram, elastic strain distribution and equivalent stress distribution of spherical amphibious robot are obtained. The land motion stability of spherical amphibious robot is analyzed. The contact pressure between the copper column and the horizontal steering gear of the spherical amphibious robot is the largest, which is much smaller than the yield strength of the material for 5 Pa, and meets the requirements of stability. Finally, the land stability experiments of spherical amphibious robot are carried out, and the stability of spherical amphibious robot at different stride frequency and stride is verified, and the optimal swing angle of spherical amphibious robot is 30 掳when it is running on land. The optimal oscillation period is 0.2 s. Finally, the hydrodynamic analysis theory is briefly introduced, the simplified model of spherical amphibious robot is drawn, and the hydrodynamic analysis of water jet propeller is carried out. The spherical amphibious robot and its surrounding waters are meshed, and the corresponding constraints are imposed. The pressure cloud map and velocity vector diagram of the spherical amphibious robot under water are obtained by using ANSYS software, and the simulation results are analyzed. The stability of spherical amphibious robot is verified. When the spherical amphibious robot moves upward under water, the force on the top of the spherical shell is the largest, reaching 16 Ns, which is far less than the structural strength of the Yake-force material and meets the requirements of stability. Then the underwater stability experiment of spherical amphibious robot is carried out, and the experimental results are analyzed. When the input voltage of the spherical amphibious robot is 6V, the yawp angle of the spherical amphibious robot is minimum, about 10 掳. For the most stable state of motion. The stability experiment of spherical amphibious robot along the straight line is also carried out. When the spherical amphibious robot moves under water, the maximum displacement deviation is less than 0.1 m, which indicates that the spherical amphibious robot has the stability along the straight line. Finally, the trajectory tracking experiment of spherical amphibious robot is carried out to verify the tracking ability of spherical amphibious robot.
【学位授予单位】:天津理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP242
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