球形张拉整体机器人滚动分析与控制研究

发布时间：2024-12-19 01:07

　　球形张拉整体结构由6根杆、24根绳相互连接并形成稳定的空间结构,其中绳只承受拉力,杆只承受压力,其外观近似球形,因此称球形张拉整体结构。张拉整体结构最初只是以雕塑的形式出现在艺术领域,后来逐渐形成一定的研究体系,更多的作为一种新型空间结构出现在建筑领域。20世纪末,研究者们将张拉整体结构应用至生物学领域并做出突出贡献。近年来人们将张拉整体结构应用至机器人领域,通过对绳单元的长度或力进行控制,使整个结构完成特定的运动。本课题以球形张拉整体机器人为主要研究对象,首先对其进行找形,建立动力学建模并完成机器人滚动原理进行分析。其次得出滚动方向与绳单元长度的关系,采用遗传算法对机器人滚动步态进行优化。然后提出球形张拉整体机器人的“手动”控制以及方向控制仿真,最后完成机器人样机的制作以及实验验证。本文主要针对以下内容进行研究:本课题首先对球形张拉整体结构的构型进行描述,通过对非线性方程组的求解完成整个结构的找形。建立球形张拉整体机器人的动力学模型,采用重力矩作为机器人是否滚动的静态判断方法。其次根据结构拓扑关系将滚动步态分类,得出不同步态的实现与绳单元长度的关系。在不同绳单元驱动数目的条件下采用遗传...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1早期张拉整体结构

构支撑、执行器以及传感器的特点和作用，与生物体有许多相似的特性以及医学领域有着极其重要的研究价值以及研究前景，也从侧面反映结构的重要性。球形张拉整体机器人由连续的受拉的绳单元以及不连续的受压的杆单统的轮式、足式机器人相比，具有结构轻、柔性、缓冲碰撞冲击、易于，存在巨大的潜在应用价....

图1-5SUPERBALL着陆、展开示意图

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文拉整体结构的使用给机器人的结构设计带来了许多至关重要的优势对碰撞、冲击或载荷完成缓冲，可根据其结构拓扑关系重新分布力，人中是无法实现的。由于张拉整体结构中杆、绳相互连接、相互作用件的损坏对整个结构影响并不大，使其具有一定的容错能力[14]。同一定的可....

图1-7棱柱型张拉整体结构找形示意图

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文定形状的结构，平衡状态时系统中个构件所并按照一定的方法确定整个结构几何形状的体研究领域中比较成熟的研究方向，经过几，但总的来说可分为三类：第一类是对于简衡位置。第二类是模拟物体运动过程的方法果，如蒙特卡罗法、动态松弛法、约束优化立各个节点的力平衡方程....

图5-1电机扭绳驱动方式

体机器人负载能力有限，其结构应该尽可能轻巧，结构设计，确定驱动方式以及电机安装位置，此外连接，完成机器人连续滚动程序的编写。人样机设计体机器人由受拉的绳单元与受压的杆单元相互连有一定的承载能力。当负载加大时，为保持其结构的刚度，此时机器人绳单元所提供的拉力需要增加无法提供足够大的....

本文编号：4017411