蛇形机器人水下3D运动建模与仿真

摘要：

由于蛇形机器人具有多关节、超冗余自由度的特点，以及水环境高度复杂非线性化，使得蛇形机器人的水下3维步态难以通过实验进行验证、分析及优化针对这些问题，根据蛇形机器人样机“探查者Ⅲ”，搭建了水下运动的仿真分析系统。首先，分析了蛇形机器人水下运动时不同姿态下的水静力，计算了机器人受到的附加质量力和黏滞阻力的线性项和非线性项，并研究了流体力矩对水下运动的影响。然后，基于Morison方程建立了机器人与水交互的力学模型。最后，在仿真分析系统中对逐节下潜步态进行仿真，分析机器人的运动性能，并进行相应的实验。通过前进速度、下潜速度、运动趋势的对比表明：该力学模型能比较准确地模拟机器人与水环境的交互作用，仿真分析系统能用来验证和分析蛇形机器人的水下3维运动步态。

关键词：水下蛇形机器人、力学模型、水动力、仿真分析

分类号：TP242(自动化技术及设备)

资助基金：国家自然科学基金资助项目61333016．

在线出版日期：2015-07-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：336-342