仿鞭毛菌游动机器人设计与仿真探究.pptx

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本文针对鞭毛菌游动的运动特性,设计了螺旋推进的小型仿生机器人,并进行了建模与分析。针对机器人机身结构,设计了机器人的外形,改变了机身形状,缩减了纵向尺寸的同时,能够在横向布置使机器人转向的机构,确定了机器人的总长和总体布局,选择了机器人的机身材料,对壳体进行了模态分析和外形减重优化,并对转向机构进行了静力学分析。
该机器人结构具有更少的驱动器和控制器,大大缩小了机器人的尺寸,且使用柔性联轴器提高了机器人的运动灵活性。本文采用了仿真优化的方法,对游动机器人驱动系统的尺寸参数进行了优化,采用抗力理论对机器人鞭毛尾驱动系统进行参数建模,并应用有限元法和遗传算法对螺旋驱动系统参数进行优化,探究了驱动尺寸参数中的螺距和螺旋半径对机器人运动性能的影响。
利用虚拟样机技术分析了机器人的运动学特性,模拟机器人运行的真实环境,获得了机器人的质心位置曲线、运动轨迹、驱动力曲线等结果,为物理样机的制造提供了依据。进行了机器人的样机制作与运行实验,用增量制造3D打印的方式制作了机器人机身壳体,探究了电压和驱动尺寸参数对机器人运动效率的影响,并利用正交实验比较了对螺旋尾推进力造成影响的总长、螺旋半径、转速等因素,同时验证了机器人样机在液体中所能完成的动作。