张拉整体仿生鸟颈特性分析与运动控制研究
发布时间：2022-01-22 19:25
张拉整体结构由相互连接的受拉单元与不连接的受压单元组成。在生物体中,张拉整体结构不仅表现在细胞层面,也体现在肌肉骨骼系统中,动物肌肉骨骼系统是由肌肉、骨骼、神经和软体组织等组成的复杂网络系统,目前在机器人中仍然难以复现。不过,肌肉骨骼系统虽然复杂,但结构有序,可以通过神经系统对其进行控制,使其以非常低的能量成本,实现灵活的运动协同作用。为充分利用动物体的身体结构,神经系统要有灵活性和互补性,从而适应当前环境和行为。相比之下,当前机器人抵抗外界冲击的能力都相对较弱。如机器人的头部与机体大多是刚性连接,自由度相对较少,柔顺自由度不够,不利于抵抗外部扰动。因此,本文提出采用轻质、多自由度的柔性张拉整体结构模拟鸟颈结构。论文根据真实鸟颈结构,建立了仿生鸟颈机构的骨架结构。多级结构采用同一模块化构型,简化了结构设计。相邻两级结构之间通过柔性绳索连接。针对本课题提出的仿生鸟颈机构,更新了动态松弛法的找形方法,将平衡条件从节点力平衡变换到刚体子结构力与力矩平衡,使其能够对具有相互连接刚性杆的张拉整体结构快速找形。在反解计算过程中,通过分解的方法将反解计算分为两步,减少优化变量。第一步,将每级结构中心...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型张
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文2应用于穹顶设计。1986年D.H.Geiger在R.B.Fuller的基础上将索穹顶应用于汉城奥运会的体操馆和击剑馆[3]。1992年M.Levy设计了三角形网格穹顶，作为亚特兰大奥运会的主体育馆，该体育馆被评为本年度全美最佳设计，如图1-2所示。它是张拉整体结构在建筑领域成功应用的代表，该建筑不仅具有美观性，网格设计大大减小了穹顶的重量，降低了建筑成本[4]。同时，张拉整体结构也引起了其他领域研究人员的关注，如航空航天[6]，土木工程[7]，生物学[8][9]和机器人技术[10][11]。图1-2张拉整体结构的乔治亚穹顶[5]主动张拉整体结构处于结构力学研究的最前沿[12]。它被用于主动、可展开的空间结构和自适应结构[14]。A.G.Tibert和S.Pellegrino等人对可展开张拉整体结构做了完整的研究设计，包括初始找形、结构分析和制造[13]，如图1-3所示。图1-3可展开的空间结构1959年，伦敦艺术家JohnMcHale了解到，研究人员发现病毒的外层(衣壳)由对称的二十面体组成，但对于它们如何组合到一起感到困惑，随即JohnMcHale安排R.B.Fuller与两名研究员见面，在R.B.Fuller球形张拉结构的影响下，他们逐渐意识到二十面体单元之间如果有相互作用，就可以形成如图1-4所示的结构[1]。
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文2应用于穹顶设计。1986年D.H.Geiger在R.B.Fuller的基础上将索穹顶应用于汉城奥运会的体操馆和击剑馆[3]。1992年M.Levy设计了三角形网格穹顶，作为亚特兰大奥运会的主体育馆，该体育馆被评为本年度全美最佳设计，如图1-2所示。它是张拉整体结构在建筑领域成功应用的代表，该建筑不仅具有美观性，网格设计大大减小了穹顶的重量，降低了建筑成本[4]。同时，张拉整体结构也引起了其他领域研究人员的关注，如航空航天[6]，土木工程[7]，生物学[8][9]和机器人技术[10][11]。图1-2张拉整体结构的乔治亚穹顶[5]主动张拉整体结构处于结构力学研究的最前沿[12]。它被用于主动、可展开的空间结构和自适应结构[14]。A.G.Tibert和S.Pellegrino等人对可展开张拉整体结构做了完整的研究设计，包括初始找形、结构分析和制造[13]，如图1-3所示。图1-3可展开的空间结构1959年，伦敦艺术家JohnMcHale了解到，研究人员发现病毒的外层(衣壳)由对称的二十面体组成，但对于它们如何组合到一起感到困惑，随即JohnMcHale安排R.B.Fuller与两名研究员见面，在R.B.Fuller球形张拉结构的影响下，他们逐渐意识到二十面体单元之间如果有相互作用，就可以形成如图1-4所示的结构[1]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]仿人头颈部机器人跟踪运动控制[J]. 祁若龙,张伟,王铁军,李正. 吉林大学学报(工学版). 2016(05)
[2]膜结构找形方法——改进力密度法[J]. 周树路,叶继红. 应用力学学报. 2008(03)
[3]张拉膜结构力密度法混合找形分析[J]. 王勇,魏德敏,高振宇. 计算力学学报. 2005(05)
[4]索网结构动力松弛法找形的研究应用[J]. 蔡宏儒,林宏图. 四川建筑科学研究. 2004(02)
[5]张拉膜结构力密度法找形分析中索边界的处理[J]. 韩大建,徐其功. 空间结构. 2002(02)
[6]遗传算法及其应用[J]. 郭宇春,孙连举,戴宗礼,江涌. 系统工程与电子技术. 1998(07)
本文编号：3602765
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型张
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文2应用于穹顶设计。1986年D.H.Geiger在R.B.Fuller的基础上将索穹顶应用于汉城奥运会的体操馆和击剑馆[3]。1992年M.Levy设计了三角形网格穹顶，作为亚特兰大奥运会的主体育馆，该体育馆被评为本年度全美最佳设计，如图1-2所示。它是张拉整体结构在建筑领域成功应用的代表，该建筑不仅具有美观性，网格设计大大减小了穹顶的重量，降低了建筑成本[4]。同时，张拉整体结构也引起了其他领域研究人员的关注，如航空航天[6]，土木工程[7]，生物学[8][9]和机器人技术[10][11]。图1-2张拉整体结构的乔治亚穹顶[5]主动张拉整体结构处于结构力学研究的最前沿[12]。它被用于主动、可展开的空间结构和自适应结构[14]。A.G.Tibert和S.Pellegrino等人对可展开张拉整体结构做了完整的研究设计，包括初始找形、结构分析和制造[13]，如图1-3所示。图1-3可展开的空间结构1959年，伦敦艺术家JohnMcHale了解到，研究人员发现病毒的外层(衣壳)由对称的二十面体组成，但对于它们如何组合到一起感到困惑，随即JohnMcHale安排R.B.Fuller与两名研究员见面，在R.B.Fuller球形张拉结构的影响下，他们逐渐意识到二十面体单元之间如果有相互作用，就可以形成如图1-4所示的结构[1]。
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文2应用于穹顶设计。1986年D.H.Geiger在R.B.Fuller的基础上将索穹顶应用于汉城奥运会的体操馆和击剑馆[3]。1992年M.Levy设计了三角形网格穹顶，作为亚特兰大奥运会的主体育馆，该体育馆被评为本年度全美最佳设计，如图1-2所示。它是张拉整体结构在建筑领域成功应用的代表，该建筑不仅具有美观性，网格设计大大减小了穹顶的重量，降低了建筑成本[4]。同时，张拉整体结构也引起了其他领域研究人员的关注，如航空航天[6]，土木工程[7]，生物学[8][9]和机器人技术[10][11]。图1-2张拉整体结构的乔治亚穹顶[5]主动张拉整体结构处于结构力学研究的最前沿[12]。它被用于主动、可展开的空间结构和自适应结构[14]。A.G.Tibert和S.Pellegrino等人对可展开张拉整体结构做了完整的研究设计，包括初始找形、结构分析和制造[13]，如图1-3所示。图1-3可展开的空间结构1959年，伦敦艺术家JohnMcHale了解到，研究人员发现病毒的外层(衣壳)由对称的二十面体组成，但对于它们如何组合到一起感到困惑，随即JohnMcHale安排R.B.Fuller与两名研究员见面，在R.B.Fuller球形张拉结构的影响下，他们逐渐意识到二十面体单元之间如果有相互作用，就可以形成如图1-4所示的结构[1]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]仿人头颈部机器人跟踪运动控制[J]. 祁若龙,张伟,王铁军,李正. 吉林大学学报(工学版). 2016(05)
[2]膜结构找形方法——改进力密度法[J]. 周树路,叶继红. 应用力学学报. 2008(03)
[3]张拉膜结构力密度法混合找形分析[J]. 王勇,魏德敏,高振宇. 计算力学学报. 2005(05)
[4]索网结构动力松弛法找形的研究应用[J]. 蔡宏儒,林宏图. 四川建筑科学研究. 2004(02)
[5]张拉膜结构力密度法找形分析中索边界的处理[J]. 韩大建,徐其功. 空间结构. 2002(02)
[6]遗传算法及其应用[J]. 郭宇春,孙连举,戴宗礼,江涌. 系统工程与电子技术. 1998(07)
本文编号：3602765
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