仿尺蠖球型模塊軟體機(jī)器人的研究.x課件

仿尺蠖球型模塊軟體機(jī)器人的研究隨著人類(lèi)科技的不斷發(fā)展,人們?cè)絹?lái)越多地開(kāi)始對(duì)未知領(lǐng)域的探索。軟體機(jī)器人可以根據(jù)環(huán)境的改變而主動(dòng)改變自身形態(tài)體積,與環(huán)境相融,具有普通剛性機(jī)器人不具有的優(yōu)點(diǎn),從而對(duì)軟體機(jī)器人的研究成為了目前機(jī)器人研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)方向之一。目前軟體機(jī)器人的研究尚處于初級(jí)階段,大多數(shù)的軟體機(jī)器人只能實(shí)現(xiàn)單一的簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)模式?；谝陨显?本文以尺蠖為主要仿生研究對(duì)象,設(shè)計(jì)和研制了一種具有多運(yùn)動(dòng)模式的球型模塊軟體機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并對(duì)該軟體機(jī)器人智能控制方案進(jìn)行了探索。本文針對(duì)軟體機(jī)器人最為棘手的兩個(gè)技術(shù)難題:第一是難以建立準(zhǔn)確的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)和機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型,提出了通過(guò)幾何分析代替力學(xué)分析的方案;第二是難以對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)建立精確的運(yùn)動(dòng)控制模型,采用基于視覺(jué)伺服的模糊PID控制代替精確控制的方案。本文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:首先,基于對(duì)尺蠖?運(yùn)動(dòng)的模仿,設(shè)計(jì)了一種仿尺蠖球型模塊軟體機(jī)器人,該機(jī)器人由五個(gè)可重組的軟體球型模塊單元和一對(duì)可變形軟體摩擦腹足組成,整個(gè)軀干部分無(wú)任何剛性部件,通過(guò)控制外部驅(qū)動(dòng)氣泵對(duì)球型模塊的充放氣,使球型模塊依次膨脹或者收縮,實(shí)現(xiàn)球型模塊與摩擦腹足的相互配合,完成機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。其次,基于Mooney-Rivlin模型,建立機(jī)器人單個(gè)球型模塊力學(xué)模型,推導(dǎo)了單個(gè)球型模塊膨脹半徑和壓強(qiáng)、充氣時(shí)間和膨脹半徑的關(guān)系,基于摩擦力二項(xiàng)式公式,推導(dǎo)了摩擦腹足與地面的接觸面積與摩擦系數(shù)的關(guān)系模型。再次,基于機(jī)器人前進(jìn)、避障、轉(zhuǎn)彎幾何運(yùn)動(dòng)分析建立了五個(gè)軟體球型模塊單元組成的軟體機(jī)器人的球型模塊膨脹、收縮以及腹足的交替吸附和脫離地面的運(yùn)動(dòng)模型,并通過(guò)Python進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真,仿真實(shí)驗(yàn)證明所設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)模型能實(shí)現(xiàn)球型模塊軟體機(jī)器人的前進(jìn)、轉(zhuǎn)彎和避障運(yùn)動(dòng)功能。最后,基于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的不確定性及難以精確控制,提出了適合本軟體機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的基于視覺(jué)伺服的模糊PID控制算法。通過(guò)MATLAB/Simulink進(jìn)行仿真驗(yàn)證,證明該