1、。由该不等式可以解出的值，如果机器人将失去平衡而翻倒。第单元重心所受的支反力为根据静止部分每个单元的受力情况，可以求得静止部分各个关节的力矩为由此，可以得到求解蛇形机器人抬头运动动力学的总表达式为该方法使静止部分单元的关节力矩很不均匀，个别关节力矩较大。方法见图将在地面上静止放置的所有单元作为个连杆来进行受力分析，然后按照材料力学的均匀受力情况求解各个位置的力矩。力平衡和力矩平衡方程为式中支反力的合力抬起部分的反作用力支反力的合力矩地面上单元的总重力由方程式可以解出支反力的分布。对静止部分的每个单元进行受力分析得到关节力矩为,进而，蛇形机器人抬头运动动力学总。
2、为−,的相对转角变化−,图参数变化机器人抬头运动的动力学分析当蛇形机器人以较大速度运动时，其惯性不可以忽略，必须对蛇形机器人抬头运动作动力学分析。上面提出的运动学将蛇形机器人的抬头运动分为静止阶段和运动阶段。与之相应，求解动力学过程中也将其分为这静止部分和运动部分如图。运动部分的动力学分析选择方法建立蛇形机器人抬头运动中运动部分的动力学模型。分析如下图图蛇形机器人抬头模型式中,分别为系统的动能和位能,分别为单元的质量和转动惯量单元的绝对角度单元之间的相对转角单元标号为见图表示当前正在抬起的单元,单元重心坐标设定在单元的中心蛇形机器人抬头运动的几何约束方程为动力学。
3、方程为−将公式，公式，公式代入公式，可以计算出运动部分的关节力矩。图静止部分受力分析图静止部分受力分析静止部分的力分析地面上静止放置的各个单元的支反力和各个关节力矩的解属于静不定问题，关节力矩存在多解的情况。可以按照下面的方法来求得满足条件的组解方法见图将第个关节作为静止部分在地面上的支点。蛇形机器人应用靠近此支点的单元重力来平衡由于抬起运动而产生的转动力矩，而静止部分远离支点的单元自由地放置在地面上，此部分单元之间无相互作用，所受力矩为零。设静止部分第个单元之前的重力用来平衡抬起部分力矩，可以得到如下力矩平衡不等式该式的前部分表示用−个单元不能平衡抬起部分的运动力矩，后部分表示当再加个单元的时候可以平衡抬起部分的运动力矩。由动力学方程式求。
4、机器人的相关研究工作。图中科院沈阳自动化所的蛇形机器人极大的帮助，所以自年代中期以来，机器人科学家们就开始了仿生机器人的研究。研究蛇形机器人的意义蛇形机器人具有很多优点，能够应用到很多复杂和危险的环境中。虽然目前蛇形机器人的研究尚处在实验阶段，但蛇形机器人有广泛的应用前景。蛇形机器人可以应用到但不仅仅局限在以下各领域科学探险和状况检查代替或部分代替人去完成危险环境中的作业是研制机器人的主要目的之。科学探险是科学家探索大自然奥秘和丰富地质资源的有利手段，但常常因为环境和气候恶劣，无法到达目的地完成指定的探险任务。非结构环境下的作业和运动对机器人的性能和运动形式提出了非常严格的要求。防恐防爆和灾难救援自美国纽约的事件之后，防恐防爆成为各个国家维护国家安全和人民生命财产不受侵害的主题。机器人学的。
5、统平台。软件系统大量的通讯和控制信息要求高的软件系统具有高度的可靠性。这部分需要大量的工作。运动步伐和控制方法目前蛇形机器人的运动步伐和控制方法还有很大的局限性，需要开发新的控制方法。对于本文提出的新型蛇形机器人还有很多步伐和控制方法可以开发。实验研究蛇形机器人的最终用途是走向实际，参与各种危险作业。因此必须进行大量的实验来验证系统的可靠性和实际应用能力。感谢您阅读本文，请提宝贵意见。参考文献吴德林蛇运动的动力重庆师范学院学报郑钢铁，于殿勇蛇形机构运动形式及驱动方式研究哈尔滨工业大学学报吕恬生，王翔宇蛇的爬行运动试验和运动中蛇体曲线的动态模拟上海交通大学学报崔显世，颜国正个微小型仿蛇机器人样机的研究机器人刘华，颜国正，丁国清仿蛇变体机器人运动机理研究机器人迟冬祥，颜国正等基于蚯蚓运动原理的。
6、二代蛇形机器人蛇形机器人充分考虑了蛇类生物的运动特点，从仿生学的角度，结合机器人动力学和摩擦学等的相关理论，建立了基于行为控制理论的蛇类运动学模型，把蛇类生物的复杂运动形式化解为局部的简单的运动形式。采用模块化设计思路，每个关节均可很容易进行拆卸。机器蛇的个关节整体形成个高冗余度的结构体，很容易模仿实现蛇体的复杂运动形式。为了减少机器蛇的运动中的摩擦阻力，在机器蛇两侧安装有从动轮，实现了蛇体的平稳游动，增强了蛇形机器人的灵活性和机动性。采用轻型耐磨塑料制造蛇形机器人的主要结构，既减轻了蛇体的重量，又降低了加工的成本。蛇形机器人设有多项预留位置，如配备局部控制器位置及力矩侍服器从动轮锁死装置等配套装置，可实现机器蛇环境识别和自主运动。在机器蛇的头部配置有红外线探测头，可反馈对环境的监视数据。。
7、感觉到所有的航院人都在努力着，朝着航院更美好的明天着,在即将离校的此刻心中充满对母校的感谢，对我们机械与汽车学院的感谢,故请允许我借此机会祝愿沈阳航空工业学院的明天更美好,祝愿机械与汽车学院的明天更辉煌,展望在本文的研究仅仅是该蛇形机器人研究的个开端，还有很多工作需要完成环境适应性这是蛇形机器人的主要特点之，可是到目前为止，还没有出现个蛇形机器人真正能适应环境实现运动。要实现高的环境适应性，除了设计有效的运动步伐外，还需要控制方法和传感器的有效的设计和选择。尤其是由机械结构组成的蛇形机器人具有高的刚度，必须用恰当的控制方法来调整刚度，阻抗控制是种有效的控制方法。系统平台的建立本文刚刚建立起蛇形机器人系统，然而要实现蛇形机器人的有效控制还需要建立获得环境信息和机器人信息的通讯系统监控系统等系。
8、数见表。机器人采用完全无线控制的方式，每个关节自带电源。而且为三维结构，能够在三维环境中运动和完成复杂的三动作。图图蛇形机器人表蛇形机器人的参数日本的公司的研制了刚性关节连接的蛇形机器人见图，该机器人的机构采用了特殊的关节结构，具有个管状的连杆，长，直径，重，能够实现三维空间运动，可以应用在危险情况下的勘查和营救工作。的采用了的蛇形机器人结构设计了种，该机器人约长，直径，重量为，具有个自由度见图，主要是完成在存在障碍物的环境中的操作任务图的蛇形机器人图操作手德国的研制了蛇形机器人。该机器人采用绳索驱动，具有较好的柔性。此外，在蛇形机器人上安装了红外线传感器来检测环境信息见图。图德国的两代蛇形机器人此外，还有很多蛇形机器人先后被开发，这里就不介绍了。国内研究情况在我国，蛇形机器人的研究刚刚起。
9、研究人员制作了形式各异的机器人来代替人去完成防恐防爆和救援伤员的任务。蛇形机器人也适合于完成灾难救援任务。特别是蛇形机器人身体的各个部分都与地面接触，对地面的压力均匀而且非常小，适合在灾难后的危险建筑中运动和搜救。这些灾难主要包括地震爆炸地质陷落龙卷风和证蛇形机器人前进，只是在原地滑动，甚至产生方向偏离。所以，有必要对这运动规划加以改进。为此，提出关节运动输入函数为式中−−对波形从直线到蛇形曲线规划的表达式该函数避免了插值规划，而且可以使蛇形机器人始终满足蛇形曲线的形状。从而减少了规划时间限制了插值带来的方向偏离，使得蛇形机器人的运动更加有效。其中是机器人从直线运动到给定蛇形曲线的快慢比例因子，越大表示运动到给定蛇形曲线的速度越快如图所示。参数为−,的相对转角变化−,参数。
10、在电路设计上采用总线联接。上位机为机控制，通过对总线的定时轮询来实现随时插拔关节。此设计能方便地实现替换任意关节，能根据不同任务随时拆卸安装新的关节，甚至实现带电插拔，极大的增强了蛇形机器人的可靠性和耐用性。并且，搭建了完善的软硬件开发平台，为后续的研究开发奠定了坚实的基础。随着研究的深入展开，蛇形机器人研究与应用定会有更广阔的天地。国外研究状况上个世纪七十年代，日本东京工业大学的教授就已经开始了蛇形机器人的研究。教授于年研制了第台蛇形机器人见图。该机器人的总长为，具有个关节，依靠伺服机构来驱动关节左右摆动。为与地面有效地接触，该机器人的腹部安装了脚轮。该机器人的最大速度为，只能在平面上运动。继第台蛇形机器人之后，教授的研究室又先后研制了系列的蛇形机器人。是最近的研究成果见图，该机器人的参。
11、的表达式为,虽然两种方法都能够保证蛇形机器人的动态平衡，但很显然由方法得到的各个单元的关节力矩比较平均，有利于机器人的平衡，也有利于保护电机。因此本文采用方法来求解静止部分力矩问题。寄语经过周紧张毕业设计，使我进步地加强了对大学四年所学的机械方面知识的综合运用能力。尤其是对机械制图细节方面的认识和了解，更深刻地体会到机械是门很严谨的学科，不容半点模糊，每处都得考虑周到，不忽略任何细节。经过周的毕业设计，马上就要离开生活四年的沈阳航空工业学院，与在起朝夕相处的机械与汽车学院的老师同学们分开了。心中万分不舍,虽然曾经也埋怨过航院，但是细细想来，比起四年前的航院，现在的航院的进步航院的领导直以来地努力却是有目共睹的,虽然现在的航院也还有不足的地方，但却可以。
12、步，但是进步较快。哈尔滨工业大学机器人研究所，上海交通大学等单位首先进行了蛇形机器人仿生方面的些研究工作。上海交通大学崔显世颜国正于年月研制了我国第台微小型仿蛇机器人样机，该机构由系列刚性连杆连接而成，步进电机控制相邻两刚性连杆之间的夹角，使连杆可以在水平面内摆动，样机底面装有滚动轴承作为被动轮，用以改变纵向和横向摩擦系数之比，其后又相继作了些相关的理论研究。年，国防科技技术大学研制了个蛇形机器人样机图，该样机不但可以实现平面内运动，而且采用密封外皮后，能在水面上实现蜿蜒运动。图国防科技大学的蛇形机器人中科院沈阳自动化所机器人重点实验室也开始了蛇形机器人的研究，并提出种新型蛇形机器人结构见图，可实现多种适应环境的平面和空间运动形式，并作了深入的理论研究。目前，北京航天航空大学等单位也开始蛇。
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【毕业设计】二自由度蛇形机器人单元设计2