新型仿生球形两栖子母机器人系统设计

为解决传统两栖机器人的一些突出缺点,探寻机器人领域更多的可能性。本文设计了一种新型仿生球形两栖子母机器人系统,该系统中球形两栖母机器人在陆地采用仿生四足爬行方式运动,在水下采用矢量喷水电机进行喷水推进,无噪声,增加隐蔽性,并为微型子机器人提供控制信号和能源。微型子机器人陆地采用轮式驱动,设计了可以实现水陆两栖的桨叶轮。该子母机器人系统通过XBee通信模块实现无线通信。通过进行的子母机器人的陆地和水下运动试验,验证了设计的子母机器人系统的有效性。     

形状记忆合金丝驱动的仿生墨鱼水下机器人的原型设计

采用鳍波动推进和喷射推进复合方式进行游动的墨鱼,兼具机动性和快速性．本文模仿其肌肉结构,采用在柔性硅胶中嵌入形状记忆合金丝的结构设计, 分别研制了一种能够柔性弯曲的柔性鳍单元结构和一种能够柔性收缩和扩张的仿生外套膜结构,并以此为基础分别研制出一种仿生波动鳍推进器和一种仿生喷射推进器, 用以模拟墨鱼的游动机制,并对两种仿生推进器的推进性能进行了测试．最后研制了一种仿生墨鱼水下机器人原理样机,并进行了游动试验．     

英国新型水下机器人HYBALL

随着微电子技术和计算机技术的飞速发展,水下机器人日新月异.水下机器人的功能越来越全,操作越来越方便,体积却越来越小.HYBALL水下机器人是英国HYDROVISION有限公司于九十年代开发研制的最新产品.该机器人是在英国八十年代的DUPLUS、UFO等水下机器人的基础上,吸收其优点,开发研制出来的.开发它的指导思想是“操作简单,成本低廉,保养维修方便,性能先进可靠,功能齐全”.     

美海军研究新型水下机器人

美国海军正在利用国防部的小投资额技术转让(STTR)计划投资开发两种新型的水下机器人,一种是机器人龙虾,另一种是自主滑行机器人.     

基于Linux的嵌入式水下机器人系统设计

介绍了基于Linux的水下机器人嵌入式系统的设计.硬件系统主要由主控制单元、感知单元、监控单元、执行单元、电源单元等部分组成软件系统是在Linux操作系统下搭建的,采用多线程技术,稳定性高,占用资源较少.     

基于GPRS的水下滑翔机器人监控系统设计

水下滑翔机器人具有续航能力强、作业时间长等特点，适合于大范围海洋环境监测应用，可用于构建近海海洋环境立体监测网络。利用近海较好的GPRS网络覆盖条件，设计了基于GPRS网络的近海水下滑翔机器人监控系统。该监控系统不仅实现了在现场监控中心对水下滑翔机器人的监控，还可以通过Internet网络对水下滑翔机器人进行远程监控。文章详细介绍了监控系统的总体架构、GPRS终端硬件设计和系统软件设计。     

仿生水下机器人运动控制方法研究

近年来仿生技术在水下机器人上的应用已经成为水下机器人的重要研究方向之一。仿生水下机器人采用尾鳍提供前进动力和改变航向,比传统的桨舵具有高效性和高机动性。本文根据仿生水下机器人水池试验结果讨论了其运动性能,并在此基础上提出了仿生水下机器人运动控制方法,最后通过仿真试验验证了该方法的可行性。运动控制研究,是仿生水下机器人其它使命的基础,具有重要的意义。     

水下滑翔机器人控制系统设计与实现

本文以水下滑翔机器人为研究对象,首先简要介绍了水下滑翔机器人的总体结构,然后重点研究了其控制系统的设计方案,阐述了控制系统软、硬件的设计与实现,通过水下滑翔机器人湖试验证了控制系统设计合理,运行正确,实现了水下滑翔机器人的基本运动。     

水下机器人新型仿鱼鳍推进器

21世纪是人类开发海洋的世纪,水下机器人和自主无人潜器具有广阔的应用前景和巨大的潜在价值．仿鱼鳍水下推进器作为一种具有效率高、运动灵活以及噪音低等优点的新型水下推进器越来越受到广大科技工作者的重视．本文介绍了仿鱼鳍水下推进器的分类,特点,国内外研究成果与现状,以及目前的研究热点,并对未来发展趋势作了预测．     

水下机器人技术

概述水下机器人是一个水下高技术仪器设备的集成体。它除集成有水下机器人载体的推进、控制、动力电源、导航等仪器、设备外 ,还需根据应用目的的不同 ,配备声、光、电等不同类型的探测仪器。这样 ,水下机器人可以作为人类进行水下研究、观测和作业的动态实验室平台 ,作为人类智能和各种感官、器官在水下的延伸 ,去完成人类肌体无法直接达到的各种水下环境的探索任务。水下机器人可分为两种基本类型 ,即“自治式水下机器人”和“遥控式水下机器人”。“自治式水下机器人” ,国际上统称为AUV (AutonomousUnderwaterVehicle) ,它是根据各种…     

多微型机器人系统的协调策略的研究

本文在成功研制毫米级全方位微型机器人系统的基础上,对多微型机器人系统中的机器人协调方法进行探讨研究．结合微型机器人系统的特点,提出了适合于本多微型机器人系统的集中 分布协调算法,给出了该协商 协调算法的结构．实验证明该协调算法是简单有效的．     

一种微小型蠕动机器人的步态分析

介绍了一种形状记忆合金(SMA)驱动的微型蠕动机器人的结构和工作原理,并对蠕动机器人的直线运动原理和转弯运动原理分别进行了详细的分析和论述。此外,还通过详细的实验对蠕动机器人步距与SMA驱动器电流的关系、蠕动机器人转弯角度与SMA驱动器电流的关系,以及蠕动机器人响应速度与SMA驱动器电流的关系进行了分析,并确定了SMA驱动器的加热电流。     

基于SMA驱动模块的腕部柔性外骨骼设计

针对外骨骼机器人在仿生性、便携性及人机交互性上的问题,提出了一种基于形状记忆合金（SMA）驱动模块的腕部柔性外骨骼．首先,研究SMA弹簧的最大可回复拉伸长度与相变温度特性,建立SMA驱动模块的SMA弹簧与锰钢片的混合模型．然后,根据人体腕关节运动范围和所需拉力,对该混合模型进行参数优化．最后,提出了一种弹性元件势能、风冷和高低电流切换混合的SMA弹簧冷却方法,设计了基于运动角度和相变温度反馈的控制方法．为了验证腕部柔性外骨骼的实际使用效果,进行穿戴训练和测温实验．实验结果表明,该外骨骼的仿生性和柔顺性符合人体腕关节运动特性,其轻质、便携性可提高日常生活活动辅助效果．     

基于柔性鳍单元的尾鳍推进微型机器鱼设计研究

论述了一种微型机器鱼.首先对亚鲹科、鲹科和鳐科模式游动动作进行了简化和抽象,确定柔性弯曲是这三种模式的一种简化的游动动作.然后从乌贼鳍的肌肉性静水骨骼鳍的结构得出灵感,提出并研制了能够实现柔性弯曲的柔性鳍单元;它应用动物弹性机制,由形状记忆合金（shape memory alloy,简称SMA）丝驱动.再对SMA丝进行了热力学分析,从而优化其驱动.最后,基于柔性鳍单元,设计了无线遥控的尾鳍推进微型机器鱼,并进行了游动试验;实现了亚鲹科和鲹科模式游动动作.该机器鱼无任何转动、滑动部件,能够实现快速、安静的隐蔽性游动.     

仿生“蚯蚓”机器人的SMA 执行器实现

虽然从生物学角度来说,蚯蚓的波浪式运动机制已经相当清楚,但在小尺寸下人工蚯蚓的实现仍然是极具挑战性的工作.采用记忆合金材料(SMA),设计实现了用于仿生蚯蚓机器人的执行器,并通过该执行器的动作循环模仿,实现了蚯蚓的波浪式运动.实现的人工蚯蚓共有四单元,每一单元都有可独立驱动的执行器.执行器由一根或三根SMA弹簧构成,其波动式运动的最高频率为0.6 Hz.每一单元人工蚯蚓,都被覆特定形状的软硅胶皮,该硅胶皮提供了SMA执行器的对抗力,同时也是安装微型腿的平台,从而进一步提高了人工蚯蚓的运动效率.初步的测试显示该执行器工作有效,人工蚯蚓的运动速度可达2.5mm/s,与真实的蚯蚓运动速度相近.     

一种空间仿生柔性机器人设计与智能规划仿真方法

针对传统空间刚体机器人存在的自由度有限和环境适应性差等缺陷,基于生物体结构提出了一种受“尺蠖”与“蛇”启发的适用于空间在轨服务的柔性机器人。首先,搭建了柔性机器人原型样机,研究了镍钛形状记忆合金（SMA）驱动器的驱动特性,设计了可视化控制界面并通过实物实验验证了机器人原型样机的可操控性。然后,设计了一种基于所提柔性机器人结构的Q学习算法和相应的奖励函数,搭建了柔性机器人仿真模型并在仿真环境中完成了基于Q学习的机器臂自主学习规划仿真实验。实验结果显示机器臂能够在较短时间内收敛到稳定状态并自主完成规划任务,表明所提出算法具有有效性和可行性,强化学习方法在柔性机器人的智能规划与控制中具有良好的应用前景。     

湿吸附机理及其在仿生爬壁机器人中的应用

提出一种新的基于湿吸附机理的仿生爬壁机器人．首先讨论湿吸附模型及吸附力的控制方法,对一种基于硫化硅橡胶（聚合物）的仿生足垫的湿吸附力进行测试,由此验证足垫与壁面间的液体薄膜对吸附力的积极影响．然后设计一种实验研究用的轮爪式仿生爬壁机器人,并对其进行静力学分析．最后对所设计的机器人进行爬壁试验．结果表明,液体薄膜可以有效提高足垫吸附力,所研制的湿吸附机器人可吸附于约85度的壁面,可成功爬行于坡度约65度的玻璃壁面,一定程度上验证了湿吸附机理爬壁机器人的可行性．     

形状记忆合金驱动仿生蝠鲼机器鱼的设计

研究了一种采用鳐科模式游动、柔性胸鳍摆动方式推进的形状记忆合金（SMA）丝驱动型仿生蝠鲼机器鱼．首先,对双吻前口蝠鲼游动动作进行了分析,建立了蝠鲼胸鳍柔性摆动的简化运动模型．然后对能够模仿蝠鲼肌肉动作的智能材料进行了分析．最后设计了SMA 丝驱动的柔性仿生胸鳍和仿生蝠鲼机器鱼,并分析了SMA 丝的热力学特性,确定了控制规律．该机器鱼外形与双吻前口蝠鲼外形相似,身体呈现扁平形状,有一对三角形的柔性仿生胸鳍,直线游动速度达到79 mm/s,最小转弯半径为118 mm．该机器鱼游动稳定性好,无噪声．     

NiTi形状记忆合金驱动的仿生鱼鳍的研究

为了提高仿鱼型推进器在水中运动的灵活性,选择了典型的依靠腹部绸带状鱼鳍波动运动产生推进力的黑色魔鬼刀鱼进行研究,对此绸带状鱼鳍的形态和运动机理进行了分析,同时对鱼鳍的结构进行简化．基于绸带状鱼鳍的这种简化模型设计了形状记忆合金驱动的仿生鱼鳍．介绍了鱼鳍的机械结构和相应的控制电路．重点推导了仿生鱼鳍波状运动时理论上能到达的推进速度和产生的推进力;并采用数值仿真给出了波动推进时仿生鱼鳍表面的压力分布以及推进力随时间的周期变化规律．将数值仿真结论和先前的实验结果进行了比较,验证了数值仿真的合理性和正确性．通过上述分析,说明基于形状记忆合金驱动的仿生鱼鳍的研究是很有意义而且可行的．