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题名振动驱动移动机器人直线运动的滑移分岔
被引量：7
- 1
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作者
陈祺
占雄
徐鉴
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机构
同济大学航空航天与力学学院
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出处
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2016年第4期792-803,共12页
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基金
国家自然科学基金资助项目(11272236)
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文摘
近年来,随着移动型机器人设计技术水平的不断提高,其运动形式日趋多样.借助于仿生学的思想,模仿蚯蚓等动物的蠕动成为不少机器人设计者所追求的目标.为了实现这一目标,学者们提出并研究了振动驱动系统.本文研究了各向同性干摩擦下,单模块三相振动驱动系统的粘滑运动.考虑到库伦干摩擦力的不连续性,振动驱动系统属于Filippov系统.基于此,运用Filippov滑移分岔理论,分析了振动驱动系统不同的粘滑运动情况.根据驱动参数的不同,系统运动的滑移区域被分成4种基本情形.对这些情形分类讨论,得到系统的6种运动情况.然后对这6种运动情况进行归纳,最终得出系统一共存在4种不同的粘滑运动,而且也解析地给出了发生这4种粘滑运动的分岔条件.分岔条件包含系统的3个驱动参数,通过变化这些参数,得到了系统运动的分岔图.借助分岔图,详细分析了随着驱动参数的变化,系统如何实现不同粘滑运动类型之间的切换,并从分岔角度给出了相应的物理解释.最后,通过数值方法直接求解原运动方程,数值解法得到的4种运动图像与理论分析一致,验证了系统运动分岔研究的正确性.
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关键词
振动驱动系统
三相驱动
各向同性干摩擦
分岔
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Keywords
vibration-driven system
three-phase control
isotropic resistance
bifurcations
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分类号
O313
[理学—一般力学与力学基础]
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题名三相驱动下含两质量块刚体的平面运动
被引量：3
- 2
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作者
殷蓬勃
占雄
徐鉴
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机构
同济大学航空航天与力学学院
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出处
《固体力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2016年第5期421-437,共17页
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基金
国家自然科学基金项目(11272236)资助
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文摘
论文研究了一类含两个内部质量块的振动驱动系统在异性粘性摩擦下的平面运动,其中两个质量块在刚体内部相互垂直的水平槽道上作三相运动.利用第二类拉格朗日方程,建立了系统的动力学方程;其次,利用系统直线运动时的理论解,验证了速度Verlet积分法的可靠性;然后,利用这种数值方法分析了系统的平面运动,得到了内部驱动参数与系统运动轨迹、运动速度的关系;最后,通过调节内部驱动的周期比和相位,得到了系统轨迹在直线和圆弧间相互切换的六种平面运动形式.
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关键词
振动驱动系统
平面运动
三相驱动
异性粘性摩擦
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Keywords
vibration-driven system, three-phase drive, planar locomotion, viscous friction
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分类号
O313.3
[理学—一般力学与力学基础]
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题名三相驱动下非光滑振动驱动系统的动力学分析
被引量：1
- 3
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作者
朱诗慧
周震
吕敬
王琪
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机构
北京航空航天大学航空科学与工程学院
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出处
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2020年第6期1755-1764,共10页
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基金
国家自然科学基金项目(11772021,11972055)。
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文摘
可移动式机器人已成为机器人研究领域的重要分支,为实现其在狭小特殊环境中的运动,学者们提出并研究了振动驱动移动系统.本文基于二维LuGre摩擦模型和拉格朗日方程,给出了一类振动驱动系统在各向同性摩擦环境中的动力学建模方法和数值算法.这类振动驱动系统结构简单且密封性好,依靠箱体与地面间的摩擦力实现自身的定向运动.该系统由一个外部箱体和两个内部质量块构成,两个质量块在箱体内的两个平行轨道上作三相振动驱动,箱体通过三个刚性支撑足与地面保持接触.二维LuGre摩擦模型的利用,可有效避免库伦摩擦模型的不连续性给动力学方程的数值求解带来的困难,且可有效揭示该系统在运动过程中的黏滞-滑移切换现象.数值仿真结果表明,通过调整其内部质量块的驱动参数,可实现箱体的直线平移、定轴转动和平面一般运动,且箱体在移动和转动过程中会出现擦滑、穿滑、回滑和不黏等4种现象;另外,通过调节驱动参数,不仅可以改变箱体移动和转动的快慢,还可以改变箱体形心运动轨迹的曲率半径.
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关键词
振动驱动系统
三相驱动
黏滞-滑移
LuGre摩擦模型
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Keywords
vibration-driven system
three-phase control
stick-slip
LuGre friction model
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分类号
O313
[理学—一般力学与力学基础]
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题名振动驱动移动系统平面避障运动分析
被引量：4
- 4
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作者
张敏
徐鉴
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机构
同济大学航空航天与力学学院
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出处
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2017年第2期397-409,共13页
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基金
国家自然科学基金资助项目(11572224)
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文摘
近年来,工业机器人的应用领域日益广泛,可移动机器人的发展备受关注,为了在一些复杂环境中准确地完成作业,学者们提出并研究了振动驱动移动系统.本文研究了在各向异性黏性摩擦环境中一类有两个在平行轨道内做正弦运动的内部质量块的振动驱动移动系统的运动规律,提出了使系统完成包括避障等规定作业的驱动设计方法.首先利用第二类拉格朗日方程,建立了系统的动力学方程;然后,利用速度Verlet积分法分析了系统的运动规律,得到了内部驱动参数与系统运动轨迹、运动速度的关系;最后,结合振动驱动移动系统的运动规律,提出了使系统沿预设路径运动和实现避障运动的驱动设计方法.通过曲线离散得到了系统沿预设路径运动的移动轨迹,进而通过改变内部质量块的驱动参数,使系统沿预设路径运动.为了使移动系统在障碍物环境中达到目标位置,提出了结合栅格法,Floyd算法及最小顶点圆法的优化的路径规划计算方法,得到了振动驱动移动系统在障碍物环境中运动的最优路径,并通过改变内部质量块的驱动参数实现了移动系统的避障运动.
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关键词
振动驱动移动系统
平面运动
正弦驱动
各向异性黏性摩擦
驱动设计
避障运动
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Keywords
vibration-driven locomotion system
planar locomotion
sinusoidal driving
anisotropic viscous friction
driven design
obstacle avoidance
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分类号
O313
[理学—一般力学与力学基础]
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