仿生虎鲸瞬时负载数值模拟

仿生虎鲸作为仿生机器鱼的一类,在海洋开发和科学考察研究中具有重要的作用.基于扑翼运动原理,以鱼类推进方式设计的仿生虎鲸,其受载具有非线性、时变性和强耦合性,通过对仿生虎鲸在水中直行和转弯运动工况的分析,建立仿生虎鲸的受力模型;基于Matlab进行了仿生虎鲸的瞬时负载数值模拟,生成了仿生虎鲸瞬时负载数值模拟的文本文件,并...     

基于改进量子进化算法的仿生机器鱼渐变可靠性优化设计

为提高仿生机器鱼的工作可靠性,提出一种应用于仿生机器鱼的渐变可靠性稳健优化设计方法。以仿生虎鲸为研究对象,基于扑翼运动理论,利用Matlab得到了仿生虎鲸的动态载荷。基于可靠性灵敏度设计理论和稳健设计理论,构建了优化设计状态函数,得到了仿生虎鲸尾鳍推进系统对其渐变可靠性灵敏度的影响。利用改进量子进化算法进行优化设计,得到了尾鳍推进机构的最优解,结果表明,设计变量的灵敏度的绝对值均有降低,可靠度得到提高,结构更加稳健。将扑翼运动理论、可靠性灵敏度设计理论、可靠性稳健设计理论、性能退化理论和改进量子进化算法相结合,提出一种应用于仿生机器鱼的渐变可靠性稳健优化设计方法,为仿生机器鱼的可靠性分析与设计提供理论方法和数据支撑。     

四足机器人在直行和转弯下的步态规划研究

针对四足机器人的直行和转弯运动,以爬行步态为基础,分别对其进行了步态规划.提出了协调旋转步态的概念并用于原地转弯中;找出直行步态与原地转弯步态的足端轨迹公共点,通过该点实现了步态的快速迁移并用于四足机器人的弯道转弯运动中;根据对四足机器人的结构设计,建立了四足机器人的虚拟样机;提出了一种新的评价准则——角度余量准则(SA准则),对规划的步态进行稳定性评价,从而找出最优步态.搭建实验平台进行了实验,结果显示,针对直行和转弯的步态规划合理、可行.     

仿生四足机器人的设计与运动步态分析

基于四足生物的身体和运动形态,设计了仿生四足机器人。介绍了这一仿生四足机器人的结构,并对腿部结构进行了分析。同时进行了包括直线行走和定点转弯在内的运动步态分析,确认了仿生四足机器人的运动稳定性。     

一种变摩擦系数直线驱动的仿生尺蠖

设计了一种基于改变摩擦系数的仿生尺蠖机器人,对其机械结构、运动原理以及运动步态进行了分析,并利用SolidWorks的Motion Simulation模块对机器人进行了动态模拟仿真实验。研究了机器人在运动过程中前后部分所受摩擦力的具体情况,同时分析了机器人在转弯过程中所转角度的计算公式。仿真实验结果与理论值保持一致,验证了该方法的可行性和可靠性。     

全气动四足爬壁机器人步态规划及吸附力试验研究

为有效提高爬壁机器人负载质量比,提出采用压缩空气储气罐供能,将动力源装置与机器人本体分离,减少机器人的质量;同时基于独特的支腿结构与可变形机身设计,进行了机器人单足和双足步态规划,实现了爬壁机器人直行、转弯等功能。最后基于负压吸附原理,通过试验和力学分析验证了机器人垂直墙壁的吸附能力,并得出机器人的负载质量比最大可达2.1∶1。计算分析结果表明:设计的新型机器人满足吸附可靠,运动灵活,负载质量能力强等诸多要求,而且自身结构紧凑,质量轻,具有较大的应用前景。     

小型可潜浮仿生机器鱼的设计

通过对仿生机器鱼的潜浮机理进行分析,提出了一种结构紧凑、成本较低的小型可潜浮仿生机器鱼的设计方案,并对其外形结构和推进机构进行结构设计,提供了直游、转弯和潜浮运动的实现方法,实现了小型仿生机器鱼的三维运动。     

蛙板滑行机器人转弯运动特性研究

依据人在蛙式滑板车上的运动特点,研制了一种新型蛙板滑行机器人。从仿生角度设计机器人的驱动装置,使机器人可实现双臂对称摆动和单臂摆动两种基本运动形式。对机器人在两种转弯方式下的转弯性能进行分析,给出了机器人方向轮转弯半径计算公式。应用MATLAB对机器人转弯特性进行仿真分析,并采用3D运动捕捉系统建立实体样机测试平台,对样机在不同转弯方式下的运动特性进行试验验证,研究结果验证了蛙板机器人转弯运动模型的合理性和正确性。     

基于环形长鳍波动推进的仿生水下机器人设计

以鳐科模式游动的底栖鱼类魟鱼为仿生对象,设计了一种基于环形长鳍波动推进的仿生水下机器人。在分析其胸鳍肌肉和骨骼结构的基础上,建立了柔性胸鳍运动的简化模型,提出了一种仿生水下机器人设计方案。研制了仿生水下机器人样机,并进行了直线巡游、原地转弯和动态浮潜游动试验。结果表明:在波动频率0.8 Hz,鳍条摆角±20°,直线巡游单侧波数1.25时,其游动速度可达45 mm/s;在环形长鳍波数为2时,原地转弯的速度可达42.8°/s;游动状态表明仿生样机依靠环形长鳍能实现高稳定性和高机动性的游动运动。     

半转叶轮仿生推进器及制动力与力矩的计算

半转叶轮仿生推进器是基于半转机构实现韦斯-福(Weis-Fogh)效应的仿生原理构建的新型船舶推进器.文中介绍了推进器的构成及其不同于螺旋桨推进器的推力原理,通过对其叶片进行速度和负载分析,求出在制动这一特殊工况下的制动力、力矩及系统运动方程.