履带式爬壁机器人动力学特性分析及自主导航控制研究探讨.docx

履带式爬壁机器人动力学特性分析及自主导航控制研究探讨

目录

履带式爬壁机器人动力学特性分析及自主导航控制研究探讨（1）．．4

一、内容概括．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.1爬壁机器人概述与发展现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.2研究的重要性与应用领域．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.3文献综述及研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

二、履带式爬壁机器人结构设计与分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

2.1机器人结构组成及特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

2.2履带式爬行原理介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

2.3关键部件材料选择与强度分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

三、履带式爬壁机器人动力学特性研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

3.1动力学模型建立与分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

3.2运动过程中力学特性研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

3.3动力学仿真与实验验证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

四、自主导航控制策略探讨．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19

4.1导航系统组成及功能介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

4.2路径规划算法研究与应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

4.3控制算法选择与优化探讨．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

五、环境感知与适应性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

5.1环境感知系统组成及功能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

5.2壁面识别与定位技术探讨．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

5.3恶劣环境下的适应性改进策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

六、实验研究与分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

6.1实验平台搭建与测试方案制定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34

6.2动力学特性实验验证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36

6.3自主导航控制实验及分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

七、结论与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

7.1研究成果总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39

7.2局限性与不足之处分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40

7.3未来研究方向与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42

履带式爬壁机器人动力学特性分析及自主导航控制研究探讨（2）．44

一、内容概括．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44

1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46

1.3研究内容与方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47

二、履带式爬壁机器人动力学特性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48

2.1耦合动力学模型建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51

2.2坡面形貌对动力学的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52

2.3转矩与速度特性研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53

2.4模型验证与实验分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54

三、履带式爬壁机器人自主导航控制策略．．．．．．．．．．．．