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剛柔耦合水下蛇形機器人的建模與控制仿真研究

張軍豪 陳英龍 楊昕宇 弓永軍

張軍豪, 陳英龍, 楊昕宇, 弓永軍. 剛柔耦合水下蛇形機器人的建模與控制仿真研究[J]. 工程科學學報. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2023.04.05.001
引用本文: 張軍豪, 陳英龍, 楊昕宇, 弓永軍. 剛柔耦合水下蛇形機器人的建模與控制仿真研究[J]. 工程科學學報. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2023.04.05.001
Modeling and Control Simulation of a Rigid-Soft Coupled Underwater Snake Robot[J]. Chinese Journal of Engineering. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2023.04.05.001
Citation: Modeling and Control Simulation of a Rigid-Soft Coupled Underwater Snake Robot[J]. Chinese Journal of Engineering. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2023.04.05.001

剛柔耦合水下蛇形機器人的建模與控制仿真研究

doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2023.04.05.001
詳細信息
  • 中圖分類號: TN95

Modeling and Control Simulation of a Rigid-Soft Coupled Underwater Snake Robot

  • 摘要: 水下蛇形機器人是一種受生物啟發的新型無人潛航器。剛柔耦合蛇形機器人是一種由剛性推進和軟體關節驅動的模塊化游動機器人,本文以該機器人為研究對象,首先,將軟體關節建模為柔性萬向節,繼而可以把兩種物理特性差距較大的模塊聯合建模,建立了剛柔統一運動學和動力學模型,并以此評估了機器人的靜態和動態特性。此外,蛇形機器人是一種典型的冗余驅動機器人,可以利用冗余自由度完成多任務控制。因此,基于剛柔統一模型設計了任務優先級控制器,以末端位置/姿態控制為主要任務、基座位置控制為次要任務模擬了機器人在不同情況下的軌跡跟蹤效果,結果顯示當基座固定而末端移動時,末端的平均跟蹤誤差為X方向1.41%、Y方向1.02%;當兩端同時移動時,末端的平均跟蹤誤差為X方向0.53%、Y方向1.64%;當兩端位置固定而控制末端姿態時,俯仰角的平均誤差為0.38%,偏航角的平均誤差為0.14%,驗證了控制器的有效性。

     

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出版歷程
  • 網絡出版日期:  2023-05-08

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