详细说明
仿生机器大鲵是一个集机械结构、电路控制技术于一体的机电一体化装置。 为实现仿生机器大鲵的爬行、咬合、摆尾、扭腰、潜水等功能,本装置的研究内 容主要包括系统总体设计、机械结构设计和控制系统设计。首先进行系统总体的 框架设计以及目标功能的确定,然后在此基础上进行机械结构的设计、确定研究 重点,最后进行控制系统的设计。
机械结构是仿生机器大鲵的研究的核心,研究满足空间紧凑、成本低、少维 护且效率高的机械结构是研究的重点。该系统机械结构部分主要包括:安装在颈 部的咬合装置;驱动腿部的垂直移动滑块装置和曲柄滑块装置;实现身体扭动的 曲柄摇杆装置;垂直移动滑块、曲柄滑块以及曲柄摇杆装置共同实现大鲵的爬行 功能;实现尾部摆动平面定轴轮系装置和齿轮齿条装置。
控制系统设计是仿生大鲵的重要内容,其中控制模块和电源检测模块是该部 分研究的重点。本系统采用主控和辅助控制结合模块化设计的理念,主控制部分 选用 STMf103c8t6 微控制器为核心组成最小系统,包括电源模块、晶振电路、复 位电路、串口电路等,实现对直流电机舵机的启动、正反转控制,从而控制仿生 大鲵的爬行,辅助系统控制采用蓝牙模块 CH–05,进行手机的远程控制,提升操 作性能。
整个系统一共分为五段,由安装在颈部的曲柄摇杆装置、驱动腿部实现摆动 的曲柄滑块装置、垂直移动滑块装置、平面连杆装置、安装在腰部的曲柄摇杆装 置、驱动尾巴实现摆动的平面定轴轮系装置和齿轮齿条装置。大鲵整体由四肢以 及尾巴触地支撑,陆地的爬行通过腰部的扭动以及腿部的异向摆动实现,水中的 爬行在陆地爬行的基础上加入了尾巴的摆动实现一个游动。本系统依托机构设计 与控制设计实现对生物大鲵的仿生设计,是机电一体化产品。
机械结构设计是基于项目中各装置设计方案及技术指标,对嘴部咬合机构, 爬行装置,摆尾装置等进行机械结构的设计与选型,并对各部分结构进行校核, 同时利用 Solidworks Simulation、ADAMS 等仿真软件对各主要结构进行仿真与优 化,以满足合理性与可行性的设计要求。