仿生波动推进机器人的自由状态建模和步态控制研究

基金项目类型：

国家自然科学基金

基金项目编号：

61105105

来源网站：

国家自然科学基金委员会

来源网址：

http://www.nsfc.gov.cn/

负责人：

周超

完成单位：

中国科学院自动化研究所

中文关键词：

波动翼推进; 运动控制; 位姿测量; 统一建模; 仿生机器人;

其他语种关键词：

Undulatory Foil Thruster; Motion Control; Posture Measurement; Unified Form of Model; Bioinspired Robot

项目类型：

青年科学基金项目

语种：

中文

开始日期：

2012-01-01

结束日期：

2014-12-31

中文摘要：

仿生波动推进水下机器人由于具有低功耗、低噪音、机动灵活等潜在优点而受到广泛关注，但也存在着模型计算复杂、强非线性控制等难题。本课题以多种仿生波动推进水下机器人为研究对象,基于他们结构和动力学的共同特性，考虑艏摇效应，研究其自由状态（无运动限制的状态）的运动学与动力学联合建模及其步态节律优化和运动控制问题，期望充分发挥波动推进的优势，具有独特的学术价值和现实意义。主要研究基于流体力和拉格朗日方程的动力学-运动学联合模型及其瞬时运动状态的定量解算，从而得到统一形式的水下仿生波动推进机器人运动模型，并根据其周期性流体力作用规律优化运动参数和耗散功率；进一步对模型降维处理，研究基于局部测量信息的控制方法，针对多种控制任务，计算波动的步态参数控制机器人运动。建立仿真平台并改进现有仿生机器人和测量平台，验证以上方法的有效性，为波动推进在水下机器人领域的广泛应用提供必要的理论支持和技术基础。