1。3 本文的主要研究内容及难点 5

第二章 蛇形机器人总体方案设计 7

2。1 引言 7

2。2 蛇形机器人方案设计 7

2。2。1 机器人身体关节的设计 8

2。2。2 从动轮的设计 9

2。2。3 舵机的选择 10

2。2。4 控制系统设计 12

2。3 强度校核 13

2。3。1 地面摩擦力模型 13

2。3。2 胶接强度校核 14

第三章 蛇形机器人步态分析及避障原理 17

3。1 二维蛇形机器人运动学 17

3。2 蜿蜒步态的产生及优化 20

3。2。1 蜿蜒步态的产生 20

3。2。2 蜿蜒步态下的参数选择 21

3。3 蜿蜒步态下的避障控制 22

第四章 三维建模及程序设计 24

4。1 三维建模及运动仿真 24

4。1。1 三维建模 24

4。1。2 运动仿真 27

4。2 搭建实物机器人 28

4。3 程序设计 29

4。3。1 蜿蜒步态编程 30

4。3。2 避障程序设计 31

结论与分析 34

致谢 35

参考文献 36

第一章 绪论

1。1 研究背景

目前，随着技术的不断突破以及工业发展的需要，许多国家将智能机器人列为迎 接未来挑战的高技术课题，并制订发展规划，拨出巨款给予支持。为满足多样化的人 类需求，机器人的研究领域发生了巨大的变化，基本从原来结构环境下的定点作业向 非结构环境下的自主作业方向改变。机器人被迫切需要应用到环境相对复杂、高度危 险甚至人类无法进入的场合完成作业。然而，传统的轮式或履带式行走机器人存在很 大的弊端，对地面要求比较高，难以适应复杂的环境，机器人的研发曾一度陷入困境。 仿生学的出现和发展，使人们找到了解决问题的方向。人们逐渐在工程系统的研 究设计中应用仿生学原理，极大地促进了仿生机器人领域的蓬勃发展。行走机器人是 其中一个重要发展方向，它可以实现与地面非连续的接触运动，在一定情况下，增强 了机器人的越障和横向运动能力。蛇形机器人就是在这种条件下孕育而生的。蛇的运 动具有多种其他生物不具备的特性，赋予蛇形机器人以多种功能。它不但能够适应各 种复杂地形，根据实际情况转移分配自己的体重，还具有自封闭的结构等特点，吸引了国内外不少机器人学研究人员展开对蛇形机器人的研究。 蛇形机器人，是一种能够模仿生物蛇运动的新型仿生机器人。由于它能实现像生