基于ICPF的八足水下步行仿生微機(jī)器人的研究與設(shè)計.pdf

1、本文主要研究的是一種全新的利用ICPF高分子材料作為驅(qū)動器的八足水下步行仿生微機(jī)器人。由于ICPF具有很好的柔韌性，較低的驅(qū)動電壓，快速的響應(yīng)，及可靠的機(jī)身，相對簡單的結(jié)構(gòu)，可以應(yīng)用于水下作業(yè)等特點(diǎn)，這種采用ICPF材料作為驅(qū)動而替代傳統(tǒng)的微電機(jī)驅(qū)動的機(jī)器人，具有無污染、無噪聲、隱蔽性高、不易被發(fā)現(xiàn)等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此相信在軍事上有著更好的應(yīng)用前景。論文主要包括以下內(nèi)容： 首先，本文對國內(nèi)外采用傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動的步行機(jī)器人和采用新型微小

2、驅(qū)動器驅(qū)動的步行機(jī)器人的研究進(jìn)展情況進(jìn)行了綜述。 其次，通過對蝦、螃蟹等水下爬行生物行走機(jī)構(gòu)的模仿，設(shè)計了八足水下步行微機(jī)器人的本體和步行足的結(jié)構(gòu)，并提出一種利用ICPF曲率半徑描述方波控制信號作用下ICPF端點(diǎn)運(yùn)動軌跡的理論和方法。另外，還對ICPF驅(qū)動的八足水下步行微機(jī)器人控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計，提出采用開環(huán)外接有線源控制信號的控制方式，并對實(shí)現(xiàn)16路控制信號的硬件和軟件方面進(jìn)行了設(shè)計。 然后建立了ICPF材料特性測試的

3、試驗(yàn)平臺，測試了不同的驅(qū)動電壓和頻率的方波控制信號對ICPF材料的運(yùn)動的影響，本文進(jìn)一步提出由兩片ICPF驅(qū)動器構(gòu)成的單步行足的足尖點(diǎn)軌跡方程的建立和求解方法。提出并描繪了在這幾組典型控制信號作用下單步行足足尖點(diǎn)的空間運(yùn)動軌跡，又進(jìn)一步分析了電壓和相位差的變化對足尖點(diǎn)軌跡的影響。 最后，從所設(shè)計的步行機(jī)器人實(shí)際情況出發(fā)，提出采用模仿CPG模式的周期性步態(tài)控制方式，分析了靜態(tài)穩(wěn)定步態(tài)實(shí)現(xiàn)的原則，并提出機(jī)器人平動步態(tài)和定點(diǎn)轉(zhuǎn)動步態(tài)兩