仿壁虎機(jī)器人技術(shù)

第1章 緒論
1.1 仿壁虎機(jī)器人簡介
1.2 仿壁虎機(jī)器人研究現(xiàn)狀
1.2.1 國內(nèi)外爬壁機(jī)器人研究現(xiàn)狀
1.2.2 國外仿壁虎機(jī)器人研究現(xiàn)狀
1.2.3 國內(nèi)仿壁虎機(jī)器人研究現(xiàn)狀
1.3 仿壁虎機(jī)器人的發(fā)展趨勢
1.4 本章小結(jié)
第2章 仿壁虎機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計及其運動學(xué)分析
2.1 引言
2.2 足式步行機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.2.1 腿機(jī)構(gòu)的基本要求和足數(shù)選擇
2.2.2 驅(qū)動方式
2.3 壁虎骨骼結(jié)構(gòu)的仿生研究
2.3.1 仿壁虎機(jī)器人的自由度設(shè)計
2.3.2 壁虎黏附系統(tǒng)介紹
2.3.3 仿壁虎機(jī)器人整機(jī)結(jié)構(gòu)簡介
2.3.4 仿壁虎機(jī)器人自主黏/脫附腳掌原理分析
2.4 運動學(xué)基礎(chǔ)
2.4.1 位姿變換
2.4.2 仿壁虎機(jī)器人坐標(biāo)系建立
2.5 仿壁虎機(jī)器人運動學(xué)分析
2.5.1 仿壁虎機(jī)器人運動學(xué)正解分析
2.5.2 仿壁虎機(jī)器人運動學(xué)逆解分析
2.6 本章小結(jié)
第3章 仿壁虎機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃及運動仿真
3.1 引言
3.2 足式機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃方法
3.2.1 足式機(jī)器人步態(tài)研究進(jìn)展
3.2.2 步態(tài)描述的基本定義
3.3 仿壁虎機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃研究
3.3.1 身體運動的規(guī)劃
3.3.2 腿部運動的規(guī)劃
3.4 仿壁虎機(jī)器人運動仿真實驗
3.4.1 步態(tài)規(guī)劃程序架構(gòu)設(shè)計
3.4.2 主要功能模塊的設(shè)計
3.4.3 程序界面的設(shè)計與實現(xiàn)
3.4.4 各功能模塊程序?qū)崿F(xiàn)
3.4.5 爬壁步態(tài)規(guī)劃的仿真分析
3.5 本章小結(jié)
第4章 仿壁虎機(jī)器人腳趾結(jié)構(gòu)設(shè)計及其黏附性能分析
4.1 仿壁虎機(jī)器人關(guān)鍵黏附部件概述
4.1.1 干黏附材料微觀結(jié)構(gòu)
4.1.2 不同厚度基底的干黏附材料與鏡面接觸面積占比
4.2 黏附材料性能測試
4.2.1 寬度與法向黏附力的關(guān)系
4.2.2 寬度與切向黏附力的關(guān)系
4.2.3 黏附材料的黏附區(qū)域
4.2.4 基底材料厚度與各向異性力關(guān)系
4.2.5 黏附模型
4.3 仿壁虎腳趾結(jié)構(gòu)設(shè)計及受力分析
4.3.1 仿壁虎機(jī)器人腳趾結(jié)構(gòu)設(shè)計
4.3.2 仿壁虎機(jī)器人腳趾結(jié)構(gòu)受力分析
4.4 仿壁虎腳掌最大法向黏附力測試
4.4.1 實驗設(shè)計及平臺搭建
4.4.2 仿壁虎腳掌預(yù)壓力黏附性能測試實驗
4.5 本章小結(jié)
第5章 空間仿壁虎機(jī)器人的姿態(tài)調(diào)控研究
5.1 仿壁虎機(jī)器人控制系統(tǒng)概述
5.1.1 機(jī)器人控制系統(tǒng)架構(gòu)
5.1.2 空間仿壁虎機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計要求
5.2 空間仿壁虎機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件設(shè)計
5.2.1 主控芯片概述
5.2.2 主控芯片最小系統(tǒng)電路
5.2.3 電源供電部分電路
5.2.4 通信部分電路
5.2.5 舵機(jī)控制接口電路
5.2.6 控制系統(tǒng)電路板布局布線原則
5.3 空間仿壁虎機(jī)器人控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
5.3.1 嵌入式實時操作系統(tǒng)介紹
5.3.2 控制系統(tǒng)啟動程序
5.3.3 驅(qū)動程序
5.3.4 UC/OS一Ⅲ嵌入式操作系統(tǒng)的移植
5.4 姿態(tài)傳感器簡介
5.4.1 姿態(tài)傳感器的規(guī)格及性能指標(biāo)
5.4.2 姿態(tài)傳感器工作原理
5.4.3 姿態(tài)傳感器通信協(xié)議結(jié)構(gòu)
5.5 驅(qū)動和測距模塊簡介
5.5.1 尾部電動機(jī)驅(qū)動模塊
5.5.2 測距傳感器模塊
5.6 空間仿壁虎機(jī)器人姿態(tài)調(diào)控數(shù)學(xué)模型
5.6.1 空間仿壁虎機(jī)器人姿態(tài)調(diào)控仿真
5.6.2 空間仿壁虎機(jī)器人姿態(tài)調(diào)控樣機(jī)
5.6.3 空間仿壁虎機(jī)器人轉(zhuǎn)動慣量估算
5.6.4 空間仿壁虎機(jī)器人外界擾動量估算
5.7 空間仿壁虎機(jī)器人姿態(tài)調(diào)控策略
5.7.1 空間仿壁虎機(jī)器人姿態(tài)調(diào)整方法
5.7.2 空間仿壁虎機(jī)器人姿態(tài)調(diào)控算法
5.7.3 空間仿壁虎機(jī)器人姿態(tài)調(diào)控策略
5.7.4 空間仿壁虎機(jī)器人姿態(tài)調(diào)控實驗
5.8 本章小結(jié)
第6章 空間仿壁虎機(jī)器人著陸碰撞研究
6.1 引言
6.2 小型三維力傳感器設(shè)計
6.2.1 傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計及原理
6.2.2 彈性體應(yīng)變計算
6.2.3 傳感器有限元分析結(jié)果
6.2.4 靜態(tài)標(biāo)定與解耦分析
6.3 傳感器測量電路設(shè)計
6.3.1 放大器電路部分
6.3.2 電源部分
6.4 仿壁虎機(jī)器人單腿黏附力控制方法
6.4.1 生物壁虎垂直墻面的足端反力分析
6.4.2 仿壁虎機(jī)器人力控制策略
6.4.3 仿壁虎機(jī)器人單腿剛度控制
6.4.4 仿壁虎機(jī)器人單腿力跟蹤實驗
6.5 仿壁虎機(jī)器人碰撞黏附行為分析
6.5.1 壁虎在接觸面上的碰撞黏附行為分析
6.5.2 仿壁虎機(jī)器人在接觸面上的碰撞黏附運動分析
6.6 仿壁虎機(jī)器人腳掌與接觸面間的碰撞黏附測試
6.6.1 實驗平臺設(shè)計與搭建
6.6.2 仿壁虎機(jī)器人單腳掌碰撞黏附性能測試實驗
6.7 仿壁虎機(jī)器人負(fù)表面原地碰撞測試
6.8 機(jī)器人碰撞動力學(xué)分析
6.9 仿壁虎機(jī)器人碰撞實驗
6.10 本章小結(jié)
第7章 仿壁虎機(jī)器人爬壁運動仿真分析
7.1 仿壁虎機(jī)器人黏附力控制的半實物仿真
7.1.1 Simulink及SimMechanics概述
7.1.2 機(jī)器人動力學(xué)模型的建立
7.