[发明专利]一种非叠加型可变形两栖机器人水下推进方法

摘要

本发明公开了一种非叠加型可变形两栖机器人水下推进方法，包括以下步骤第一步实现机器人在水环境中的多模态、多冗余的仿生推进方式；第二步在理想推进器模型和动量定理的基础上建立履带划水的推进模型；第三步建立运动学-动力学联合推进模型和转向模型；第四步通过Amoeba-II样机在水池内的试验，验证两种水下推进方式的有效性。本发明的非叠加型可变形两栖机器人水下推进方法，提出基于该构型的两种水下推进方式，履带划水推进利用划水的反作用力产生推进力，仿生划水利用关节角度之间的改变以及机构方面的优化设计，实现仿鱼类的推进方式；分别建立两种推进方式的水中推进模型，并对运动性能进行分析，进而指导机器人水中运动控制。

主权项

一种非叠加型可变形两栖机器人水下推进方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：针对链式构型在陆地环境和水环境中的运动性能优势，提出了一种没有添加额外水下推进机构的基于两栖环境功能复用的非叠加型链式可变形构型，利用一组同步的偏转关节和两组俯仰关节实现机器人在两栖环境中的构型改变；通过模块功能复用在实现在陆地环境的高机动性能的同时，实现机器人在水环境中的多模态、多冗余的仿生推进方式；第二步：在理想推进器模型和动量定理的基础上建立履带划水的推进模型，通过仿真分析并建立了履刺高度、划水速度等机构参数和运动参数对水下推进性能问的关系，实现履带划水推进的参数化控制；第三步：针对机器人的仿生推进方式，建立运动学‑动力学联合推进模型和转向模型，考虑到其在连续运动中运动学规律和流体力两者之间的耦合性，引入了拉格朗日方法，利用第二拉格朗日方程中广义力与流体力的关系得到机器人的运动学一动力学联合方程，通过仿真分析并建立了幅值、频率、尾部偏置等运动参数对仿生水下推进性能间的关系，实现仿生划水推进的参数化控制；第四步：通过Amoeba‑II样机在水池内的试验，验证两种水下推进方式的有效性，并在推进速度、稳定性、机动性等方面进行对比分析。