仿生拱泥機器人虛擬樣機關鍵技術研究.pdf

1、仿生拱泥機器人是以潛水員攻打千斤洞的危險作業(yè)為背景提出的一種水下特種機器人。目前拱泥機器人實驗樣機與工程用機的工作環(huán)境不同，所要研究的目的也不盡相同，在全面總結拱泥機器人最新研究成果的基礎上，結合教育部科學研究技術重點項目“拱泥機器人環(huán)境力場建模方法與仿真機理研究”、黑龍江省普通高等學校新世紀優(yōu)秀人才培養(yǎng)計劃項目“多體系統(tǒng)建模與仿真關鍵技術研究”、黑龍江省教育廳科學技術計劃項目“拱泥機器人虛擬樣機技術研究”，對仿生拱泥機器人虛擬樣機關鍵

2、技術展開了深入研究和創(chuàng)新設計。主要研究內容如下：
　　通過查閱國內外大量文獻資料，首先敘述了仿生拱泥機器人的研究現(xiàn)狀以及在研究過程中存在的不足。通過分析機器人的作業(yè)要求，借鑒和吸收已有的技術和方法，提出本文的設計方案。該方案由液壓系統(tǒng)、支撐關節(jié)、轉向關節(jié)和拱泥頭組成。通過支撐關節(jié)、轉向關節(jié)、拱泥頭的交替運動實現(xiàn)蠕動運動?；趨?shù)化設計思想，對拱泥機器人進行參數(shù)化設計，將結構尺寸與環(huán)境力場模型參數(shù)有機結合，建立拱泥機器人的參數(shù)數(shù)據(jù)庫

3、。
　　基于仿生拱泥機器人結構尺寸，采用 Lagrange建模方法，建立仿生拱泥機器人的動力學模型，并利用MATLAB對其和3-UPS并聯(lián)機構工作空間進行仿真分析，得出驅動力與力矩的變化曲線，為機械本體結構設計提供參考。利用有限元力學分析軟件ABAQUS建立土壤環(huán)境力場模型，并對拱泥機器人的關鍵部件即膨脹機構與土壤環(huán)境力場模型的相互作用進行仿真分析，分析結果為液壓系統(tǒng)設計及其虛擬仿真設計提供參考。
　　利用Pro/E建立仿生

4、拱泥機器人本體結構的幾何模型，應用 Mechanism/Pro模塊將幾何模型導入 ADAMS，建立仿真模型。通過理論計算，選出相應的液壓元件以及參數(shù)，建立仿生拱泥機器人的液壓系統(tǒng)。利用ADAMS中Hydraulic模塊建立仿生拱泥機器人的仿真液壓系統(tǒng)?；谔摂M樣機技術對環(huán)境力場模型進行仿真模擬。建立由仿真液壓系統(tǒng)、仿真環(huán)境力場模型和仿真模型組成的仿生拱泥機器人的虛擬樣機模型，并對其進行仿真研究。仿真研究結果可以驗證仿生拱泥機器人結構設計