蛇形机器人：高冗余自由度设计与多领域应用前景
【摘要】蛇形机器人是一种高冗余自由度的移动机器人。其结构设计是多模块和可重构的。运动稳定性好，环境适应性强。它克服了传统机器人对周围环境的依赖，可以实现未知、复杂环境下的作业要求，如地震、火灾等自然灾害中的抢险救灾、医学上的健康检查和手术治疗、复杂环境下的军事侦察等。 。在未知行星攻击、探测等多个领域具有广阔的应用前景。本文以正交关节蛇形机器人为研究对象，主要研究蛇形机器人几种典型运动模式的控制函数实现，并研究控制函数中控制参数与蛇形机器人形状的关系。蛇形机器人在移动过程中。分析优化，给出最优拟合函数。文章的主要内容包括：(1)蛇形机器人主从式分布式控制系统设计。采用AVR单片机作为主从控制器，设计了蛇形机器人主从分布式控制系统。上位机通过无线串口模块向主控制器发送控制指令。主控制器收到控制指令后，通过CAN总线将控制指令传输给各个从控制器，由从控制器完成执行单元的运动控制任务。 (2)提出了正交关节蛇形机器人的运动控制功能。首先，建立蛇形机器人的运动学模型；其次，实现了蛇形机器人的运动方式。首先，根据基于步态的运动控制方法实现蛇形机器人。实现了机器人的几种运动模式，进而研究了蛇形机器人几种典型运动模式的控制函数实现，提出了一种能够同时实现正交关节多种典型运动模式的简单函数形式的运动控制。蛇形机器人被提出。功能。 (3)对运动控制功能进行了分析和优化。对所提出的运动控制功能进行了分析。对应每种运动模式，采用优化算法确定运动控制函数中的控制参数与蛇运动过程中的体形参数之间的关系。对关系进行了优化和拟合，给出了控制参数与形状参数之间的拟合函数。 (4)利用仿真软件对典型运动模式进行仿真和实现，建立正交关节蛇形机器人的仿真环境；基于运动控制函数和优化拟合函数，对蛇形机器人的几种典型运动模式进行了仿真。并将运动控制函数和优化拟合函数应用到实际的正交关节蛇形机器人系统中，实现了典型的运动模式。
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