复杂附体结构仿生机器蟹水动力特性研究

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作者 谢鹏 孙国槐 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第1期35-41,共7页

借鉴变形机器人的变形技术,在传统仿生机器蟹设计上引入可变形水下滑翔机的概念设计,仿生机器蟹可根据不同工作任务,自主切换工作模式。基于粘性流体理论,将滑移网格法与多计算域法高效结合,对计及复杂附体结构的仿蟹机器蟹水动力性能... 借鉴变形机器人的变形技术,在传统仿生机器蟹设计上引入可变形水下滑翔机的概念设计,仿生机器蟹可根据不同工作任务,自主切换工作模式。基于粘性流体理论,将滑移网格法与多计算域法高效结合,对计及复杂附体结构的仿蟹机器蟹水动力性能进行研究,获得在不同航速、不同攻角下的升阻特性;对其压力场、速度场和涡量场的分布进行分析,得到仿生机器蟹在滑翔模式下的最优攻角,并为仿生机器蟹优化设计打下基础。 展开更多

关键词 仿蟹机器蟹 水下滑翔机 复杂附体结构 水动力性能

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仿生机器蟹样机研究 被引量：20

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作者 王立权 孙磊 +2 位作者 陈东良 张玲 孟庆鑫 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期591-595,共5页

文中介绍的仿生机器蟹具有8足,24个自由度,基于ARM的双层分布式递阶控制方式,通过多传感器获取环境信息,调节身体的姿态,目标是可以自主地在海滩、礁石区和崎岖不平的环境行走.文中介绍了仿生机器蟹原理试验样机研制的过程和主要研究方... 文中介绍的仿生机器蟹具有8足,24个自由度,基于ARM的双层分布式递阶控制方式,通过多传感器获取环境信息,调节身体的姿态,目标是可以自主地在海滩、礁石区和崎岖不平的环境行走.文中介绍了仿生机器蟹原理试验样机研制的过程和主要研究方法,主要包括生物原形分析、模型的建立、运动学分析、步态问题、机械结构设计、控制系统设计和原理样机的试验等内容.在单步行足的控制实验的基础上,进行了原理样机的整机行走实验研究.仿生机器蟹能够实现前进、后退、横行、转弯等功能,并具有一定的越障能力.进行仿生机器蟹的研究,目地是建立多足步行机器人的研究平台. 展开更多

关键词 机器蟹 多足机器人 仿生学 ARM

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两栖仿生机器蟹的单足路径规划和生成 被引量：5

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作者 袁鹏 孟庆鑫 +2 位作者 王沫楠 瞿晓荣 于艳爽 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 2003年第3期296-301,共6页

以两栖仿生机器蟹为对象,对步行足单足的路径规划和生成问题进行了探讨.通过对步行足足尖点路径所需满足的条件的分析,分别对处于摆动相和支撑相的步行足采用六次和五次多项式逼近的方法得出了单足路径的一般性表达式,在支撑相路径规划... 以两栖仿生机器蟹为对象,对步行足单足的路径规划和生成问题进行了探讨.通过对步行足足尖点路径所需满足的条件的分析,分别对处于摆动相和支撑相的步行足采用六次和五次多项式逼近的方法得出了单足路径的一般性表达式,在支撑相路径规划时,采用了相对运动法.采用这种多项式逼近的方法,结合一个算例对两栖仿生机器蟹的单足路径进行了规划和生成关节控制量的运动学反解,通过计算机仿真得到的结果验证了此种路径规划方法能够得出良好的足尖路径曲线,以及良好的起落特性,可以应用于两栖仿生机器蟹的单足控制当中. 展开更多

关键词 两栖仿生机器蟹 路径规划 路径生成

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仿生机器蟹变结构力觉传感器的设计及数据处理 被引量：3

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作者 陈东良 孟庆鑫 王立权 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期118-122,共5页

针对二十四自由度仿生机器蟹研制过程中面临的蟹腿微型化问题,设计了变结构的蟹腿力觉传感器,该传感器与蟹足的腿节、胫节集成为一体,在蟹腿运动过程中传感器结构发生变化,为数据处理带来了困难,为此利用FPGA设计了高速高精度的CORDIC... 针对二十四自由度仿生机器蟹研制过程中面临的蟹腿微型化问题,设计了变结构的蟹腿力觉传感器,该传感器与蟹足的腿节、胫节集成为一体,在蟹腿运动过程中传感器结构发生变化,为数据处理带来了困难,为此利用FPGA设计了高速高精度的CORDIC离散三角函数发生器,实时解耦、计算,并给出了仿真结果,确保了精度和实时性.该传感器安装在仿生机器蟹上,使机器蟹能够在复杂的环境中探知障碍物的方位,验证了该结构传感器的有效性. 展开更多

关键词 变结构力觉传感器 机器蟹 CORDIC

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面向海滩环境监测的绳驱柔性骨骼仿生蟹机器人

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作者 陈晓明 陈大川 +1 位作者 赵玉倩 李程 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1443-1451,共9页

环境的污染给海洋生态带来的巨大变化会对人类的生活造成严重的影响,研究仿生机器人实时监测海滩环境能够有效解决该问题.因此,提出了一种绳索驱动柔性骨骼仿生蟹机器人.首先,建立刚柔耦合模型研究柔性足端的运动规律.其次,研究基于手... 环境的污染给海洋生态带来的巨大变化会对人类的生活造成严重的影响,研究仿生机器人实时监测海滩环境能够有效解决该问题.因此,提出了一种绳索驱动柔性骨骼仿生蟹机器人.首先,建立刚柔耦合模型研究柔性足端的运动规律.其次,研究基于手机应用程序(application,APP)的仿生蟹控制方法,并实验研究仿生蟹机器人的响应特性和运动特性.然后,测试仿生蟹在多种沙滩上的越障能力,并同时控制多只仿生蟹以测试手机APP的集群控制性能.最后,利用该机器人实现渤海湾6个海滩环境的监测,并捕捉海滩环境图像和参数.该仿生蟹机器人的研究为海滩环境监测提供了一种有效的方法. 展开更多

关键词 柔性骨骼 绳索驱动 仿生蟹机器人 手机应用程序控制 海滩环境监测

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仿蟹滑翔机器人与螺旋桨耦合作用下自航性能研究

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作者 郑文声 王志东 谢鹏 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第4期51-56,共6页

针对一种新型仿蟹滑翔机器人,以提高其机动性为目的进行研究。选用合适的螺旋桨,基于粘性流体理论,利用计算流体软件Fine/Marine开展螺旋桨敞水性能计算,将滑移网格法与多计算域法有效结合,研究仿蟹滑翔机器人与螺旋桨耦合作用下的自航... 针对一种新型仿蟹滑翔机器人,以提高其机动性为目的进行研究。选用合适的螺旋桨,基于粘性流体理论,利用计算流体软件Fine/Marine开展螺旋桨敞水性能计算,将滑移网格法与多计算域法有效结合,研究仿蟹滑翔机器人与螺旋桨耦合作用下的自航性能进行研究,对其直航运动;预报加速到定常运动的整个过程。为仿蟹滑翔机器人设计提供理论依据。 展开更多

关键词 仿蟹滑翔机器人 敞水性能 自航性能 直航运动

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一款八足仿蟹机器人结构设计及其有限元分析 被引量：2

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作者 郭旭 陈文毅 张兴国 《南通职业大学学报》 2016年第4期67-72,共6页

仿生机器人是机器人技术研究领域的一个重要组成部分。通过对螃蟹的特征分析,设计了一款八足仿蟹机器人,对其结构组成及技术参数等进行详细说明,并完成三维建模;利用ANSYS软件对其进行了有限元分析,以期进一步指导该机器人的结构优化设计。

关键词 仿生机器蟹 三维建模 有限元分析

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八足仿蟹机器人步态规划方法 被引量：15

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作者 王刚 张立勋 王立权 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期486-491,共6页

为了研究八足仿蟹机器人的步态方法,分析了生物螃蟹的运动特点,对八足仿蟹机器人的步序和步态参数进行了规划研究.通过研究相位因子变化对步态的影响,提出交错等相位波形步态.在满足步态稳定性和速度要求的前提下,计算出最小步足占空比... 为了研究八足仿蟹机器人的步态方法,分析了生物螃蟹的运动特点,对八足仿蟹机器人的步序和步态参数进行了规划研究.通过研究相位因子变化对步态的影响,提出交错等相位波形步态.在满足步态稳定性和速度要求的前提下,计算出最小步足占空比.将能耗比作为步态性能的评价标准,对步态能耗进行分析,当相位因子为0.25时,能量损耗达到最小,而步足占空比与能量损耗成正比.步态仿真与实验结果表明,交错等相位波形步态与双四足步态相比具有更好的行走稳定性和较低的能耗比. 展开更多

关键词 仿蟹形机器人 步态规划 相位因子 能耗比

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仿蟹机器人行走稳定性判定方法 被引量：6

9

作者 王立权 王海龙 陈曦 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期167-173,共7页

为了准确评价仿蟹机器人的行走稳定性及稳定裕度,提出了一种适用于多足机器人动态稳定性的判定方法。该方法首先分析引起机器人行走倾翻的各种干扰项,利用三维力传感器测量足端落地时的接触力,根据达朗贝尔原理将其向机器人质心等效获... 为了准确评价仿蟹机器人的行走稳定性及稳定裕度,提出了一种适用于多足机器人动态稳定性的判定方法。该方法首先分析引起机器人行走倾翻的各种干扰项,利用三维力传感器测量足端落地时的接触力,根据达朗贝尔原理将其向机器人质心等效获得质心点倾翻合力;然后结合实验得到八足仿蟹机器人质心波动,通过解空间矢量方程得到倾翻轴垂线矢量;最后将倾翻合力与倾翻轴垂线矢量相结合建立起力角稳定裕量(FASM)的数学模型,以归一化FASM的大小来间接判定机器人的稳定性。仿真和实验结果表明,该方法能够准确判定仿蟹机器人行走稳定性并动态显示稳定裕度变化。 展开更多

关键词 仿蟹机器人 倾翻稳定性 稳定锥 力角稳定裕量(FASM)

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基于CPG的仿蟹机器人复杂地形步态生成方法 被引量：1

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作者 王刚 韩金华 +2 位作者 韩世凯 陈曦 叶秀芬 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期4070-4080,共11页

为了提高仿蟹机器人的复杂环境适应性,提出一种基于生物神经反射机理的自适应复杂地形步态生成方法。首先,采用互抑神经元振荡器构建仿蟹机器人CPG运动控制网络模型;其次,利用具有良好逼近能力的前馈神经网络将CPG输出的节律信号映射为... 为了提高仿蟹机器人的复杂环境适应性,提出一种基于生物神经反射机理的自适应复杂地形步态生成方法。首先,采用互抑神经元振荡器构建仿蟹机器人CPG运动控制网络模型;其次,利用具有良好逼近能力的前馈神经网络将CPG输出的节律信号映射为步行足足端轨迹;然后,在CPG模型中引入基于力传感器触发的反射机制,实现了机器人自适应复杂地形步态生成;最后,通过仿蟹机器人复杂地形运动控制的实验研究,验证所提出的基于生物神经反射机理的自适应复杂地形步态生成方法的有效性。 展开更多

关键词 仿蟹机器人 中枢模式发生器(CPG) 步态生成 复杂地形

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仿蟹机器人横行步态运动稳定性及能耗分析 被引量：4

11

作者 韩金华 王海龙 +2 位作者 王刚 叶秀芬 王立权 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期898-906,共9页

为提高仿蟹机器人横行步态的运动稳定性、降低系统能耗,本文以规范化能量稳定裕量和能耗比作为步态优劣评价指标,对仿蟹机器人的步序和步态参数进行了规划研究。在动力学分析的基础上,建立了机器人足端脚力的多约束方程,利用伪逆法对机... 为提高仿蟹机器人横行步态的运动稳定性、降低系统能耗,本文以规范化能量稳定裕量和能耗比作为步态优劣评价指标,对仿蟹机器人的步序和步态参数进行了规划研究。在动力学分析的基础上,建立了机器人足端脚力的多约束方程,利用伪逆法对机器人各关节力矩进行优化分配,在考虑直流电机的有效功率和热损耗的基础上,构建了仿蟹机器人能耗比数学模型。以多足机器人常采用的等相位步态为例,分析了步行速度、占地系数、步长和机体同侧相邻步行足相位差对系统能耗和稳定性的影响。结果显示:随着机体同侧相邻步行足相对相位的增加,仿蟹机器人的运动效率降低,但稳定性有所改善;在特定的步进速度和步态占地系数下,通过合理选择相对相位能够节省系统能耗20%~30%。 展开更多

关键词 仿蟹机器人 能耗比 规范化能量稳定裕量(NESM) 步态规划 稳定性 步态运动 横行步态

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世界最大水下步行机器人问世

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作者 京生 《港口科技》 2014年第4期48-48,共1页

太空可能是人类的最后领域，地球海洋深处依然有广阔的未知世界。但由于一种有助于探险家和科学家进行探索的新工具——巨型机器蟹的问世，这种局面可能改变。

关键词 步行机器人 世界 水下 机器蟹 科学家 探险家 巨型

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