蛇形机器人:仿生机理、结构驱动和建模控制

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作   者：

张军豪;  陈英龙;  杨双喜;  王高贤;  杨昕宇;  弓永军; 

作者机构：

大连海事大学船舶与海洋工程学院; 

关键词：

建模控制;  仿生机器人;  结构驱动;  蛇形机器人; 

期刊名称：

机械工程学报

i s s n：

0577-6686

年卷期：

2022 年 58 卷 007 期

页   码：

75-92

摘   要：

蛇形机器人是—种能够模仿生物蛇运动的新型仿生机器人,由于它能像生物蛇一样实现"无肢运动",因而被国际机器人业界称为"最富于现实感的机器人".研究涉及材料学、仿生学、机械设计制造、传感技术等多学科交叉融合,在消防灭火、灾后救援、海底环境与管道探测、复杂环境作业、军事侦查等领域具有广阔应用前景,受到国内外学者及机构的广泛关注和研究.从蛇的生物特征、仿生原理、结构驱动、建模及控制等方面对蛇形机器人研究进行综述,按结构类型将蛇形机器人分为被动轮式、主动轮式、履带式、螺旋桨式和其他结构等;按驱动方式将蛇形机器人分为直流电机驱动、流体驱动、混合驱动和其他驱动等;以及目前常用于蛇形机器人的建模方法和控制策略.从中归纳和分析,得到蛇形机器人的关键研究问题包括材料升级、结构优化、柔性传感技术和自适应控制,其未来发展方向包括新型材料制备成型、高效结构设计加工、灵敏柔性传感技术、新型适合大变形的建模方法、自适应控制系统研发.