仿蜥蜴水上行走機器人特性研究與仿真.pdf

1、蛇怪蜥蜴是一種依靠自身質(zhì)量、后肢運動、腳掌形狀、行走速度等因素實現(xiàn)水面快速行走的兩棲動物。國內(nèi)外研究者對這種具有“水上漂”特異功能的動物產(chǎn)生濃厚的興趣，仿蜥蜴機器人能夠依靠腳掌拍擊水面形成空氣腔產(chǎn)生大于自身重量的支撐力和推進力，實現(xiàn)水面漂浮以及快速行走。仿蜥蜴機器人可在軍事偵察、水質(zhì)檢測等方面得到廣泛的應用。本文基于對蛇怪蜥蜴運動機理的研究，設計機器人單腿驅(qū)動機構(gòu)以及整機結(jié)構(gòu)模型，在運動學仿真分析、基于勢流理論面元法對腳掌形狀研究分析、

2、計算流體力學仿真分析等方面進行研究，并取得一些創(chuàng)新性成果。
　　1.通過對蜥蜴原型后肢運動機理進行研究，建立機器人單腿驅(qū)動機構(gòu)—曲柄搖桿機構(gòu)，對其進行運動學數(shù)學建模及仿真分析，研究驅(qū)動機構(gòu)的運動軌跡、速度曲線以及位移曲線，為后期研究及樣機制作提供數(shù)據(jù)。該機器人使用兩個電機帶動四條驅(qū)動腿實現(xiàn)腳掌拍擊、撲水及恢復運動，四條驅(qū)動腿相互配合動作，前左后右兩條腿同步動作，前右后左兩條腿同步動作，保證機器人受力平衡，可防止機器人在水面行走時發(fā)

3、生側(cè)翻。
　　2.機器人腳掌的形狀是影響其水面運動特性的因素之一，故利用流體力學中的勢流理論—面元法建立腳掌的水力學模型，分析不同剖面形狀的腳掌在拍水時表面速度分布和壓力系數(shù)分布，設計出能夠產(chǎn)生較大的拍水升力的腳掌，從而增大機器人的負載能力。
　　3.利用計算流體力學軟件FLUENT中動網(wǎng)格技術(shù)仿真分析腳掌拍水、撲水和恢復運動過程，研究空氣腔的形成過程與腳掌的尺寸、形狀以及運動速度之間的關(guān)系，分析不同驅(qū)動機構(gòu)在水環(huán)境下劃水的