林火探测与清理机器人仿生甲虫移动平台研究文献综述

 2022-08-04 11:38:05

《林火探测与清理机器人仿生甲虫移动平台研究》文献综述

1.引言

随着机器人技术的发展,大量自主移动机器人被广泛使用【1】相比轮式地面移动机器人,足式移动机器人的理论研究和实际应用方面起步较晚【2】,虽然起步较晚,但是相比于轮式机器人,足式移动机器具有较多的自由度,具有更高的行走能力【3】,对复杂地形和不可预知环境变化具有极强的适应性【4】,在排险、军事、服务、农业等领域有着广阔的应用前景【5】

现代仿生学已经延伸到很多领域,机器人学是其主要的结合和应用领域之一【6】,六足机器人作为仿生足式机器人的典型代表,具有丰富的步态和冗余的肢体结构,运动灵活,可靠性高【7】,利用离散的地面支撑实现非接触式障碍规避、障碍跨越、上下台阶及不平整地面运动, 对复杂地形和不可预知环境变化具有极强的适应性【4】,它包含了上述足式机器人的所有优点,随着六足机器人基础理论与相关技术的发展,六足机器人将在未来的矿产采掘、星际探测、抢险救灾和军事侦查等国民经济和国防建设各个领域表现出越来越强的优势【8】。因此我将它作为我的毕业设计课题来进行研究。

2.研究意义

所谓研究就一定有什么过人之处,相比于现在常用的履带式和轮式移动机器人,后起步的足式移动机器人有许多前两者无法比拟的优点。理论上,足式机器人具有比轮式机器人更加卓越的应对复杂地形的能力【9】,还具 有 稳 定 性 好、灵 活 性 高 和 越 障 能 力 强 的 优点【10】,它在消防、核电等恶劣环境下能可以的到达地势狭窄、地形复杂、环境恶劣的现场,这是其他移动机器人难以做到的【11】,在这些危险的环境中,人们对机器人的依赖程度越来越大,由于多足机器人在这个方面独天得厚的优势【12】,人们开始越来越重视对于多足机器人的研究。

总的来说足式移动机器人有以下几个优点:(1)可以穿过不规整的地形而保持机体水平,从而不破坏其稳定性; (2)具有跨越障碍物、壕沟和楼梯的移动能力; (3)能够穿过松软的地形; (4)具有全方位移动性; (5)相比轮子、履带移动机器人能较多地避免外部环境的破坏作用【13】。而这些优点也让足式移动机器人可以在更负载的环境工作,以达到更高的效率以及保障工作人员的生命安全,这也让足式移动机器人在战地侦查、星球探测、防灾救险等多个领域获得越来越广泛的应用【14】

3.国内外研究现状

20世纪60年代初诞生的仿生学,是通过学习、模仿、复制和再造生物系统的结构、功能、工作原理及控制机制,来改进现有的或创造新的机械、仪器、建筑和工艺过程【6】。昆虫处理不规则地形的能力让工程师有了建造建造足式机器人的想法【15】。这种边缘学科的兴起让人们开始着手对足式机器人开始进行研究。

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