新型仿鳐鱼水陆两栖机器人的结构设计、运动学建模与运动规划

跨介质作业机器人在灾害救援、环境探测、军事侦查等方面具有显著优势,但现有水陆两栖机器人依赖于两套或多套驱动系统,结构复杂、维护成本高,且额外的驱动系统切换将增加控制难度与作业时间.为此,本文设计了一种新型的行波驱动仿鳐鱼水陆两栖机器人(Wave-inspired actuated ray-inspired amphibious robot,WARAR).首先,设计了一种具有高越障能力的行波驱动机构.基于此,设计了一种仿鳐鱼柔性鳍,将行波机构驱动力转换为水中游动的推进力,从而实现单一驱动系统同时满足陆地和水中运动的双重目标.随后,建立了WARAR的运动学模型,并提出了一种跨水陆介质轨迹规划方法.最后,自主搭建了WARAR的实验平台,并对所设计机器人的移动、爬坡、转向、游动等性能进行了充分测试.此外,验证了所设计跨水陆介质作业轨迹规划方法的有效性.