水上行走机器人

水上行走机器人仿生水黾,利用液体的表面张力在水面上站立和行走,是近年来机器人研究领域新出现的研究方向.本文综合分析了水上行走机器人相关理论与技术及系统研制等方面的国内外研究现状,并对该领域未来的研究重点、关键技术和发展方向进行了展望.

仿水黾机器人驱动机构电磁铁的驱动特性研究

提出一种以电磁铁作为驱动通过解耦控制两驱动腿实现划水运动的仿水黾机器人新构型,研究了仿水黾机器人的电磁驱动特性,分析电磁铁的电流、电压、弹簧等特性参数与驱动机构的驱动特性及机器人速度性能间的关系,最后通过样机的实验来验证分析的正确性,从而实现了仿水黾机器人用电磁铁二元逻辑控制替代电机复杂伺服驱动的新构想.

仿水黾机器人控制系统的研究与开发

研究一种利用昆虫水黾的划动机理来推进机器人在水上运动的仿水黾机器人的控制系统,其采用单片机为核心控制器,控制3个微小型电磁铁分别驱动机器人两单腿并联双滑块驱动机构,实现机器人的运动控制。进行了机器人控制思想研究和控制系统软、硬件开发,并在实验室环境下对水上行走机器人样机性能进行了实验研究,实验结果表明,设计的仿水黾机器人可以很好地实现在水面上前进、转弯等运动。

一种水上行走机器人的设计与实现

研究了水上行走机器人的设计问题,提出了机器人驱动腿设计算法,给出了机器人结构、控制系统和软件的设计方法和实例.设计并实现了一种采用双电机驱动、能转向和调速、通过红外信号遥控的水上机器人,并对机器人进行了性能测试.该机器人仿生水黾重量轻、体积小、功耗低.实验表明其性能超过了现有同类机器人.

包含新型机构的仿水黾机器人设计及实现

针对模拟水黾优异的水面驱动方式,基于仿生学原理,研究并适当改进水黾水面行走原理,提出了一种新型水面行走机构。通过运用一种具有超越离合、相位记忆和单向传动功能的新型内棘轮式齿轮机构作为传动控制机构制造了一种水上行走机器人样机,进行了机器人的控制系统软、硬件自主开发。并且在实验室条件下对样机进行了性能测试。实验结果表明,所设计的仿水黾机器人可以很好地实现前进、转弯等运动;此外小的转弯半径是该机器人最突出的优点,从而能够在更窄的航道内灵活地运动。

水黾仿生特性与工程应用研究进展

水黾是一种在湖泊、池塘、湿地中常见的小型昆虫,凭借其腿部具有微纳复合结构而呈现的超疏水特性可稳定站立在水面,受到普遍关注并逐步成为研究热点。已有学者对水黾运动特性开展研究,以期获取设计灵感用以研制功能优异的超疏水表面与功能完善的仿生水黾机器人。从水黾运动特性入手,综述了运动支撑力的测试方法,重点关注以水黾为仿生原型在工程仿生领域中超疏水表面制备、水上行走机器人和跳跃机器人研制的发展现状。超疏水表面的制备应从微形貌特征、制备工艺和生产成本等方面深入研究,仿生水黾机器人的研制需进一步考虑运动、驱动方式和支撑特性。基于水黾腿部微形貌结构特征研制超疏水功效显著且持久的超疏水表面,以及性能优异、功能完备、运动特性高度相似的仿生水黾机器人将是未来发展的主要趋势。