导读:本文包含了仿壁虎论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:仿生机器人,壁虎,硬件设计,软件设计
仿壁虎论文文献综述
林李波,曾文斐,李华[1]（2019）在《用于GIS设备内部爬行的仿壁虎机器人设计》一文中研究指出根据气体绝缘金属封闭开关设备内部的作业需求,通过对壁虎的身体结构和运动规律的研究,设计了一种能在变电站气体绝缘金属封闭开关内部稳定爬行的基于真空吸附的仿壁虎机器人结构,并进行相应的控制系统硬件设计和控制系统软件架构设计。设计相应的运动步态,选用对角步态实现机器人的直线行走和横向行走。在理论设计的基础上,制造样机并在圆形管道内进行测试实验。实验结果表明,遥控器可以控制机器人端和真空吸附端,并且可以返回当前状态。在指令的控制下,机器人可以沿管壁进行前后和横移爬行。(本文来源于《机电工程技术》期刊2019年09期）
石叶[2]（2019）在《基于干粘附技术的仿壁虎机器人负表面粘附运动研究》一文中研究指出壁虎在任意表面具有卓越的攀爬能力,其稳定爬行所需的粘附力来自于脚底刚毛和接触面间形成的分子间作用力——范德华力。与其他吸附方式相比,干粘附技术有粘附过程简单、无噪声、可重复使用、应用范围广等优点,而现有的基于干粘附技术的仿壁虎机器人大都只实现了在垂直表面上的粘附爬行,因此实现机器人在负表面(天花板)稳定粘附运动是仿壁虎机器人模拟壁虎在叁维空间表面无障碍运动的重要环节和技术难点。研制可在负表面稳定粘附的仿壁虎机器人,使该机器人具备叁维空间表面无障碍运动能力,在反恐侦查、狭小空间检测、航天器表面在轨维护等领域具有重要的研究意义和应用价值。本文以大壁虎为仿生对象,对壁虎的粘/脱附运动方式进行观察和分析,仿生设计了具有自主粘/脱附功能的机器人脚掌。建立仿壁虎机器人运动坐标体系,对其进行运动学正/逆解分析,求得运动学解析式,通过MATLAB/SimMechanics仿真验证正/逆解公式推导的正确性。对干粘附材料的粘附性能进行研究,分析其粘附力与接触面积的关系,提出了干粘附材料的粘附模型。设计多种新型脚趾结构,测试和分析了预压力、脚趾结构与脚趾运动模式对仿生脚掌最大粘附力的影响;测试了脚趾结构、碰撞速度、碰撞前脚趾形变状态与脚掌碰撞后粘附力之间的关系,获得适合仿壁虎机器人在负表面稳定粘附运动的最优参数。分析仿壁虎机器人脚掌与接触面碰撞力的变化,采用弹簧阻尼模型模拟足端粘附接触的力学特性,设计多种运动步态,实现了仿壁虎机器人负表面稳定粘/脱附运动的仿真,验证了弹簧阻尼模型的可行性;规划和设计仿壁虎机器人负表面运动控制策略,开展了仿壁虎机器人样机的负表面稳定粘附运动实验,实验结果表明:仿壁虎机器人可以在负表面上实现稳定的粘附爬行。在此基础上,最终实现了仿壁虎机器人在全空间表面无障碍运动,以上实验验证了脚掌结构设计、步态规划和运动控制方法的可行性,可为全空间无障碍运动的干粘附机器人奠定理论与实验基础。(本文来源于《南京航空航天大学》期刊2019-03-01）
王焕,杨佳欣,张昊,尹铭泽,卢敏[3]（2018）在《仿壁虎机器人侧爬型地壁过渡步态Matlab仿真》一文中研究指出通过观察自然界大壁虎的地壁过渡步态,结合已有仿壁虎机器人自身的结构特点,设计了一种仿壁虎机器人的侧爬型地壁过渡步态。利用Matlab软件求解了足端脚掌的运动空间以及落脚点的选择,对关键步态进行仿真,从而实现机器人的地壁过渡。对关键步态中间进行插值,以同样的方法求解即可得到整个过渡过程中的步态运动系列和电机旋转角度。研究表明,斜爬型过渡方式能够实现机器人互相垂直的地、壁面间的过渡运动。(本文来源于《机械制造与自动化》期刊2018年04期）
马云飞[4]（2018）在《柔性杆连接的仿壁虎机器人结构设计分析》一文中研究指出现代机器人在设计过程中经常采用仿生设计,在具体设计过程中,通过合理的方式,使机器人的性能得到进一步提高,从而保证机器人在实际应用过程中能够发挥出应有的作用,为人们提高更好的服务。文章针对柔性连接的仿壁虎机器人结构设计进行分析,希望对相关工作人员能够有所帮助。(本文来源于《南方农机》期刊2018年14期）
杨文景[5]（2018）在《仿壁虎的干型自清洁表面制备及机理研究》一文中研究指出随着数百万年的自然进化,有机体已经能够自发的进化出具有多功能特性的复杂的结构、图案或纹理等等。在所有已经被观察到的这些特征中,某些生物体具有的自清洁能力被认为是最有趣的一个。由于自清洁在各个领域具有的潜在应用,所以自清洁成为了仿生学的主题,在航空航天,能源转换以及生物医学和环境保护等领域都有着广泛的研究。最近,各种各样的深入研究已经开展,其中引人注目的一些生物结构包括荷叶,鲨鱼皮,蝴蝶翅膀和壁虎脚。为了更好地理解他们的自清洁机制并应用于仿生,了解微/纳米材料在基底上的附着和从基底上的分离,在界面科学领域具有重要意义。因此,我们制造了两种AFM尖端:一种具有直径为980 nm的SiO_2纳米颗粒的纳米球AFM尖端和另一种在AFM尖端的末端具有959 nm边长的叁角形的截断尖端,然后通过AFM研究动态黏附力增强。结果表明:当收缩速度从0.02μm/s增加到156μm/s时,两个尖端对四种不同基底的黏附力显着增加,并且在蓝宝石基底上的增加最高;不同基底的纳米尺度样品(纳米球尖端和截断端)的附着力顺序为:高定向热解石墨(HOPG)>硅片>云母>蓝宝石,这与基底的杨氏模量相反。另外,截断端的黏附力大于纳米球端的黏附力。尖端形状和基底对动态黏附力有明显影响。其次,自洁表面具有低能耗,可重复使用和可持续性的优点。这些类型的表面在汽车轮胎,攀爬机器人和航空航天工程领域具有广阔的应用前景。受壁虎脚独特的干型自清洁层次结构的启发,我们制造了具有自清洁性能的仿生PDMS/Fe_3O_4复合材料。PDMS与Fe_3O_4磁性纳米粒子之间的聚合度和能量转移的降低被认为是改善纤维性能的主要影响因素。纯PDMS表面可以通过6步清除24.3%的污染颗粒从而表现出自清洁能力,而具有5%和10%的Fe_3O_4复合物的样品仅通过4步就可以移除近20%的污染颗粒,并且具有柔韧的机械性能。此外,具有更高硬度的柱子尖端展现出更好的自清洁能力。本文这项工作提供了纳米结构硬度的调节方法和自清洁表面的制造的新途径,其在纺织工业,机器人工业和组织工程领域中都具有应用前景。(本文来源于《中国石油大学(北京)》期刊2018-05-01）
陆晓波[6]（2018）在《空间站环境狭小空间检测用仿壁虎机器人研制》一文中研究指出随着人类在轨活动范围的扩大,人们对于在轨航天器的作业能力要求越来越高,将机器人与空间技术相结合,代替宇航员进行空间环境中重复、危险的工作是未来航天器的必然发展趋势。目前空间站尺寸的限制比较严格,舱板后狭小空间的仪器检测维修缺乏有效的工程解决方法。杰出的范德华力黏附机制以及出色的摩擦、黏附控制使得壁虎甚至能在空间环境下进行运动,因此发展基于壁虎结构、刚毛黏附材料和黏附控制机制的空间仿生机器人,对未来提升我国空间站的工作能力,具有重要意义。本论文以微重力环境下空间站狭小空间仪器的检测维修任务为需求背景,在已有的壁虎生物结构研究和运动稳态研究的基础上,针对壁虎能在微重力环境下进行爬行的研究背景,研制了一款基于壁虎结构创新的模拟微重力环境下狭小空间用仿生黏附机器人,主要研究内容如下:1)根据空间站舱内狭小空间的具体任务需求制定了机器人的具体工程目标,明确了机器人的运动边界,为机器人的机械系统设计提供了约束和参考。2)从仿生学的角度出发,在大壁虎(Gekko Gecko)的生物学研究和竖直面稳定爬行研究的基础上,模仿其匍匐身体结构设计了适用于狭小空间运动的“高肩点低质心”机器人单腿结构;并依此设计了机器人的整体叁维模型并加工装配了整机机械部分;计算了机器人单腿结构的运动学正、逆解;为控制系统的设计及搭建提供了尺寸约束和参考。3)机器人的控制系统是在机器人机械系统的基础上进行设计的,采用分层递进的控制框架;搭建了包括主机控制模块、从机腿部运动模块和旋转角度反馈模块在内的硬件系统,包括数据接收模块、解析模块和PWM产生模块在内的软件系统;整个控制系统实现了对机器人机械系统的精确实时控制,为机器人能够在微重力条件下进行稳定的运动爬行打下基础。4)根据现有的仿壁虎机器人的结构特征和脚掌的黏附脱附特性,在以往模拟微重力环境下成功水平爬行的机器人足端轨迹设计基础上研究了模拟微重力环境下机器人在竖直面的对角爬行步态和零半径转弯步态;并在动力学仿真软件中对样机平台进行了步态验证;最后实现了机器人单腿在预定轨迹下的摆动。(本文来源于《南京航空航天大学》期刊2018-03-01）
聂翠蓉[7]（2017）在《仿壁虎智能“手臂”充当太空拾荒者》一文中研究指出科技日报北京6月29日电 （聂翠蓉）据《新科学家》杂志网站28日报道，美国科学家受壁虎在垂直光滑墙面自由爬行的启发，设计出一种全新智能抓手装置，并证明其能在太空微重力下对不同形状物体抓放自如。该智能装置将担当太空拾荒者重任，清除地球轨道上具有潜在威胁(本文来源于《科技日报》期刊2017-06-30）
王焕[8]（2017）在《仿壁虎机器人地壁过渡步态研究》一文中研究指出壁虎是一种可在地面、陡壁、天花板等不同法向面上灵活过渡的四足动物,现有的仿壁虎机器人能够实现墙面和地面的稳定爬行,但还未能有效地进行地壁过渡。因此研究仿壁虎机器人垂直地面间的过渡行走具有重要的意义。本文首先论述了国内外仿壁虎机器人及其地壁过渡步态的研究进展。通过运用机器人学运动分析的相关理论,对机器人的关节型腿机构进行了正向和逆向运动学分析,计算了腿部叁个电机的转动范围。前期本课题组研究大壁虎地壁过渡步态发现壁虎多采用直爬或侧爬式过渡方式,以此为依据,给仿壁虎机器人规划了一种侧爬式地壁过渡步态。通过Matlab拟合出仿壁虎机器人身体中心的运动轨迹,在轨迹上选取一些关键点计算过渡时电机的转动数据,并通过计算筛选确定出脚掌足端落脚点,在Matlab中对整个过渡过程进行了仿真;以Matlab中的关键步态作为关键帧在3ds MAX中对整个过渡过程进行了仿真,得到过渡过程中每一帧的关节旋转数据;在ADAMS软件中建立机器人的虚拟样机,导入3ds MAX得到的关节旋转数据对过渡过程进行了仿真。利用Matlab、3ds MAX和ADAMS分别对仿壁虎机器人地壁过渡步态进行仿真,对比生物壁虎的过渡步态数据和3种仿真得到的机器人身体中心、各关节的旋转曲线和力学关系,结果表明:仿真结果和生物壁虎的相关数据有较高的相似度,为后期在机器人的运动测试提供了很好的参考和支撑。(本文来源于《南京航空航天大学》期刊2017-05-01）
段雅莉[9]（2017）在《仿壁虎碳纳米管阵列制备及黏附性能研究》一文中研究指出碳纳米管阵列(VACNTs)以其优异的力学、电学、热学性能以及对极端环境的适应性,成为仿壁虎干黏附极具潜力的材料,在爬壁机器人领域体现出重要的应用价值。本文针对目前VACNTs可控制备存在的问题,设计了具有不同缓冲层和催化剂厚度的生长基底,并调节了化学气相沉积工艺过程中的氢气预处理时间,氢气浓度,沉积时间和反应压力等,以探究这些因素对制备的VACNTs的形貌结构、缺陷程度、纯度质量及黏附性能的影响,为实现其可控制备建立方法和理解上的基础。本文的主要成果和结论如下:1.支撑层和催化剂层的厚度对VACNTs的生长状况有显着的影响。Fe层的厚度直接决定形成的催化剂Fe颗粒的分布状况,进一步影响以此为模板生长的VACNTs的形貌结构。多孔结构的Al_2O_3使还原后的Fe进入其空隙分散成均匀分布的颗粒,过厚的Al_2O_3层增大了Fe颗粒的扩散损耗。而比Al_2O_3层更加致密的SiO_2层有效阻断了Fe颗粒的扩散损耗。2.通过调节预处理阶段和沉积阶段的氢气浓度,可以控制VACNTs的生长速率实现快速生长。AFM观察表明,预处理阶段适宜浓度的氢气将催化剂Fe膜还原到具有催化活性的金属状态并形成均匀分布的Fe颗粒。实验中以SiO_2/Al_2O_3/Fe=300nm/15nm/1nm的生长基底,在25%的氢气浓度下制备的VACNTs高度达到949μm,生长速率为23.72μm/min。拉曼光谱表明,该条件下生长的VACNTs呈现较高的石墨化结晶程度,具有相对最佳的纯度和质量。3.本文提出了反应气氛中氢气浓度对VACNTs黏附性能的影响机理:当氢气比例过低(0%~5%)时,VACNTs生长高度较低,不足以适应目标表面形成大面积的线接触。而当氢气比例过高(25%~35%)时,多余的氢气改变了催化剂的晶相,从具有催化活性的FeC_3转变为体心立方(BCC)Fe,使生长的VACNTs缺陷程度更高而石墨化结晶程度较差。实验中以SiO_2/Al_2O_3/Fe=300nm/20nm/2nm的生长基底,在15%的氢气浓度下制备的VACNTs在黏附测试中表现出优良的黏附性能,宏观切向黏附力达到32N/cm2,是壁虎脚掌的3.2倍。(本文来源于《南京航空航天大学》期刊2017-03-01）
杨斌[10]（2017）在《空间仿壁虎机器人姿态调控与着陆碰撞的初步研究》一文中研究指出空间机械手臂的操作模式具有质量大、运动有死区、需安装桁架结构轨道、作业过程存在复杂的耦合动力学问题。研制小型化、具有可移动式检测功能的新型空间在轨服务机器人,具有重要的科学意义和研究价值。本文以空间仿壁虎机器人为研究对象,设计了空间机器人的仿生脚掌,增加了空间仿壁虎机器人对外界环境的适应性,进行了机器人的单腿运动学分析,并通过MATLAB仿真计算,验证了运动学正/逆解的正确性;设计了空间仿壁虎机器人控制系统,具备了姿态、测距、力传感器信号采集和机器人关节运动控制功能,具有实时性高、计算能力强、存储能力大以及小型化等特点,满足了空间仿壁虎机器人的设计要求;建立了空间仿壁虎机器人姿态调控的数学模型和算法,并对机器人的转动惯量以及外界扰动量进行了估算,采用悬挂方式模拟微重力实验,验证了空间仿壁虎机器人通过尾巴实现姿态调控的可行性;开展了仿壁虎脚掌的干粘附材料的性能测试,研究了空间仿壁虎机器人在碰撞过程中的动力学问题,开展了在多种情况下的碰撞实验,通过力传感器感知,采用力反馈柔顺控制,实现了空间仿壁虎机器人在目标面上的缓冲着陆碰撞和稳定粘附。(本文来源于《南京航空航天大学》期刊2017-03-01）
仿壁虎论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
壁虎在任意表面具有卓越的攀爬能力,其稳定爬行所需的粘附力来自于脚底刚毛和接触面间形成的分子间作用力——范德华力。与其他吸附方式相比,干粘附技术有粘附过程简单、无噪声、可重复使用、应用范围广等优点,而现有的基于干粘附技术的仿壁虎机器人大都只实现了在垂直表面上的粘附爬行,因此实现机器人在负表面(天花板)稳定粘附运动是仿壁虎机器人模拟壁虎在叁维空间表面无障碍运动的重要环节和技术难点。研制可在负表面稳定粘附的仿壁虎机器人,使该机器人具备叁维空间表面无障碍运动能力,在反恐侦查、狭小空间检测、航天器表面在轨维护等领域具有重要的研究意义和应用价值。本文以大壁虎为仿生对象,对壁虎的粘/脱附运动方式进行观察和分析,仿生设计了具有自主粘/脱附功能的机器人脚掌。建立仿壁虎机器人运动坐标体系,对其进行运动学正/逆解分析,求得运动学解析式,通过MATLAB/SimMechanics仿真验证正/逆解公式推导的正确性。对干粘附材料的粘附性能进行研究,分析其粘附力与接触面积的关系,提出了干粘附材料的粘附模型。设计多种新型脚趾结构,测试和分析了预压力、脚趾结构与脚趾运动模式对仿生脚掌最大粘附力的影响;测试了脚趾结构、碰撞速度、碰撞前脚趾形变状态与脚掌碰撞后粘附力之间的关系,获得适合仿壁虎机器人在负表面稳定粘附运动的最优参数。分析仿壁虎机器人脚掌与接触面碰撞力的变化,采用弹簧阻尼模型模拟足端粘附接触的力学特性,设计多种运动步态,实现了仿壁虎机器人负表面稳定粘/脱附运动的仿真,验证了弹簧阻尼模型的可行性;规划和设计仿壁虎机器人负表面运动控制策略,开展了仿壁虎机器人样机的负表面稳定粘附运动实验,实验结果表明:仿壁虎机器人可以在负表面上实现稳定的粘附爬行。在此基础上,最终实现了仿壁虎机器人在全空间表面无障碍运动,以上实验验证了脚掌结构设计、步态规划和运动控制方法的可行性,可为全空间无障碍运动的干粘附机器人奠定理论与实验基础。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
仿壁虎论文参考文献
[1].林李波,曾文斐,李华.用于GIS设备内部爬行的仿壁虎机器人设计[J].机电工程技术.2019
[2].石叶.基于干粘附技术的仿壁虎机器人负表面粘附运动研究[D].南京航空航天大学.2019
[3].王焕,杨佳欣,张昊,尹铭泽,卢敏.仿壁虎机器人侧爬型地壁过渡步态Matlab仿真[J].机械制造与自动化.2018
[4].马云飞.柔性杆连接的仿壁虎机器人结构设计分析[J].南方农机.2018
[5].杨文景.仿壁虎的干型自清洁表面制备及机理研究[D].中国石油大学(北京).2018
[6].陆晓波.空间站环境狭小空间检测用仿壁虎机器人研制[D].南京航空航天大学.2018
[7].聂翠蓉.仿壁虎智能“手臂”充当太空拾荒者[N].科技日报.2017
[8].王焕.仿壁虎机器人地壁过渡步态研究[D].南京航空航天大学.2017
[9].段雅莉.仿壁虎碳纳米管阵列制备及黏附性能研究[D].南京航空航天大学.2017
[10].杨斌.空间仿壁虎机器人姿态调控与着陆碰撞的初步研究[D].南京航空航天大学.2017