振动驱动移动机器人直线运动的滑移分岔

摘要：

近年来，随着移动型机器人设计技术水平的不断提高，其运动形式日趋多样。借助于仿生学的思想，模仿蚯蚓等动物的蠕动成为不少机器人设计者所追求的目标。为了实现这一目标，学者们提出并研究了振动驱动系统。本文研究了各向同性干摩擦下，单模块三相振动驱动系统的粘滑运动。考虑到库伦干摩擦力的不连续性，振动驱动系统属于Filippov系统。基于此，运用Filippov滑移分岔理论，分析了振动驱动系统不同的粘滑运动情况。根据驱动参数的不同，系统运动的滑移区域被分成4种基本情形。对这些情形分类讨论，得到系统的6种运动情况。然后对这6种运动情况进行归纳，最终得出系统一共存在4种不同的粘滑运动，而且也解析地给出了发生这4种粘滑运动的分岔条件。分岔条件包含系统的3个驱动参数，通过变化这些参数，得到了系统运动的分岔图。借助分岔图，详细分析了随着驱动参数的变化，系统如何实现不同粘滑运动类型之间的切换，并从分岔角度给出了相应的物理解释。最后，通过数值方法直接求解原运动方程，数值解法得到的4种运动图像与理论分析一致，验证了系统运动分岔研究的正确性。

关键词：振动驱动系统、三相驱动、各向同性干摩擦、分岔

所属期刊栏目：48

分类号：O313(理论力学（一般力学）)

资助基金：国家自然科学基金资助项目11272236

在线出版日期：2016-08-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：792-803