刚柔耦合水下蛇形机器人的建模与控制仿真

作     者：张军豪 陈英龙 杨昕宇 弓永军 ZHANG Junhao;CHEN Yinglong;YANG Xinyu;GONG Yongjun

作者机构：大连海事大学船舶与海洋工程学院大连116026 辽宁省救助与打捞工程重点实验室大连116026 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52275053) 中央高校基本科研业务费资助项目(3132022352) 国家重点研发计划资助项目(2021YFC2802400) 

出 版 物：《工程科学学报》 (Chinese Journal of Engineering)

年 卷 期：2023年第45卷第12期

页      码：2095-2107页

摘      要：水下蛇形机器人是一种受生物启发的新型无人潜航器.刚柔耦合蛇形机器人是一种由刚性推进和软体关节驱动的模块化游动机器人,以该机器人为研究对象,首先,将软体关节建模为柔性万向节,继而可以把两种物理特性差距较大的模块联合建模,建立了刚柔统一运动学和动力学模型,并以此评估了机器人的静态和动态特性.此外,蛇形机器人是一种典型的冗余驱动机器人,可以利用冗余自由度完成多任务控制.因此,基于刚柔统一模型设计了任务优先级控制器,以末端位置/姿态控制为主要任务、基座位置控制为次要任务模拟了机器人在不同情况下的轨迹跟踪效果,结果显示当基座固定而末端移动时,末端的平均跟踪误差为X方向1.41%、Y方向1.02%;当两端同时移动时,末端的平均跟踪误差为X方向0.53%、Y方向1.64%;当两端位置固定而控制末端姿态时,俯仰角的平均误差为0.38%,偏航角的平均误差为0.14%,验证了控制器的有效性.

主 题 词：水下机器人 蛇形机器人 机器人建模 机器人控制 刚柔耦合 

学科分类：080904[080904] 0810[工学-土木类] 0809[工学-计算机类] 08[工学] 081105[081105] 081001[081001] 081002[081002] 0825[工学-环境科学与工程类] 0811[工学-水利类] 

核心收录：

D　O　I：10.13374/j.issn2095-9389.2023.04.05.001

馆 藏 号：203124430...