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1、碩士學(xué)位論文水下六足機(jī)器人移動(dòng)系統(tǒng)力學(xué)建模及仿真研究（學(xué)術(shù)型）MECHANICALMODELINGANDSIMULATIONOFMOBILESYSTEMFORUNDERWATERHEXAPODROBOT汪昆鵬哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年6月國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào)：TP242學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書分類號(hào)：621密級(jí)：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文水下六足機(jī)器人移動(dòng)系統(tǒng)力學(xué)建模及仿真研究碩士研究生：汪昆鵬導(dǎo)師：丁亮教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：航空宇航制造工程所在單位：機(jī)電工程學(xué)院答辯日期：2018年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TP242U.D.
2、C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringMECHANICALMODELINGANDSIMULATIONOFMOBILESYSTEMFORUNDERWATERHEXAPODROBOTCandidate：WangKunpengSupervisor：Prof.DingLiangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：AeronauticsandAstronauticsManufacturingEngineeringAffiliation：Sc
3、hoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要隨著人類對(duì)海洋探索的不斷深入，水下探測(cè)裝備在海洋環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)能力成為制約深海探測(cè)與作業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。傳統(tǒng)的水下探測(cè)裝備的推進(jìn)器會(huì)對(duì)周圍的海洋環(huán)境產(chǎn)生擾動(dòng)，影響觀測(cè)視野，當(dāng)潛水器在海底遇到嚴(yán)重水流時(shí)無法正常工作，不能定點(diǎn)作業(yè)，水下足式機(jī)器人可以有效的解決上述傳統(tǒng)裝備的問題。本文結(jié)合當(dāng)前水下裝備和陸地足式機(jī)器人
4、的研究，初步設(shè)計(jì)一種海底探測(cè)足式機(jī)器人，并對(duì)其在海底運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的水動(dòng)力影響進(jìn)行了較詳細(xì)的分析。本文針對(duì)水下運(yùn)動(dòng)環(huán)境，分析傳統(tǒng)的水下遙控機(jī)器人和陸地上的六足機(jī)器人特點(diǎn)，確定水下六足機(jī)器人的基本技術(shù)指標(biāo)，根據(jù)水下運(yùn)動(dòng)的特殊環(huán)境設(shè)計(jì)機(jī)器人移動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)型，確定水下六足機(jī)器人的整體方案，包括腿部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)形式，機(jī)體和腿部尺寸，質(zhì)量分配等。根據(jù)六足機(jī)器人移動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)型，分析腿部關(guān)節(jié)坐標(biāo)系向末端足部坐標(biāo)系傳遞的正運(yùn)動(dòng)學(xué)模型以及末端坐標(biāo)系向關(guān)節(jié)坐標(biāo)系傳遞的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。分析關(guān)節(jié)坐標(biāo)系與末端坐標(biāo)系之間的速度、加速度關(guān)系。建立包括拖曳水阻力和慣性水阻力的腿部動(dòng)力學(xué)模型，得到腿部關(guān)節(jié)力矩
5、計(jì)算的解析表達(dá)式，給出腿部動(dòng)力學(xué)一般表達(dá)式，并建立了機(jī)體的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。詳細(xì)分析腿部動(dòng)力學(xué)中的水動(dòng)力項(xiàng)，建立了腿部水動(dòng)力模型和機(jī)體水動(dòng)力模型的積分公式，并給出了積分公式的積分方法。考慮海底海泥的特性，基于地面力學(xué)以及足部的形狀，建立了足端與海泥的接觸力模型。規(guī)劃了單腿一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，利用解析公式計(jì)算了不同水流速度和不同水流方向下腿部關(guān)節(jié)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)受到的水動(dòng)力的影響，并將結(jié)果與CFD仿真軟件的結(jié)果進(jìn)行了比對(duì)，證明了模型的有效性?；赩ortex仿真軟件，建立了六足機(jī)器人的仿真模型，結(jié)合水動(dòng)力和足地接觸力學(xué)模型，開發(fā)了水下六足機(jī)器人仿真環(huán)境，并分析在平
6、地直行和爬坡兩種情況下，不同水流大小和不同水流方向下機(jī)器人關(guān)節(jié)受力、前進(jìn)速度和機(jī)體受力，為水下六足機(jī)器人設(shè)計(jì)提供參考。關(guān)鍵詞：水下機(jī)器人；六足機(jī)器人；動(dòng)力學(xué)模型；水動(dòng)力；仿真I哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractWiththedevelopmentofhumanexplorationoftheocean,themovementabilityofunderwaterdetectionequipmentinthemarinehasbecomeoneofthekeytechnologiesthatrestrictthedevelopmentofdeepse
7、aexplorationandwork.Thepropellerofthetraditionalunderwaterequipmentwilldisturbthesurroundingenvironmentandinflu-encetheobservationfield.Theequipmentcouldnotworknormallyandfixed-pointoperationwhenitmeetsthesubseacurrent,buttheunderwaterleggedrobotcaneffec-tivelysolvetheproblem.Inthis
8、paper,basedontheres
