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仿生六足機器人研究報告-展示頁

2025-01-30 16:41本頁面
  

【正文】 路不受驅動電路產生不穩(wěn)定脈沖的干擾。采用FPGA成本較高,用模擬電路來實現(xiàn)則電路較復雜,不適合作多路輸出。 從上述舵機轉角的控制方法可看出,舵機的控制信號實質是一個可嗣寬度的方波信號(PWM)。當方波的脈沖寬度改變時,舵機轉軸的角度發(fā)生改變,角度變化與脈沖寬度的變化成正比。給舵機供電電源應能提供足夠的功率。(2) 舵機控制方法 標準的舵機有3條導線,分別是:電源線、地線、控制線。 的位置。若舵機初始角度狀態(tài)在0176。脈沖寬度與轉角呈線性關系[5]。舵機采用的驅動信號是脈沖比例調制信號(PWM),即在通常為20ms 的周期內,~ 變化的脈沖寬度,對應的轉角范圍從O176。 (2)軀干結構:經過改進后的機器人軀干結構在結構設計軟件中的設計圖如下 軀干結構模擬圖 整體結構模擬圖4. 驅動器與驅動原理:仿生六足機器人采用電動驅動的方式進行驅動驅動器采用微型直流角位移伺服電動機【舵機】。 結構通過平面鈑金加工制作,通過緊固件進行基本結構件的連接。 (1)足部結構:仿生六足機器人足部機構主要是電機間的鏈接與自由度轉換結構。整個運動過程中B、D、E、F 不做前后運動,只是上下運動。2)A、C、E腿落地支撐,同時B、D、F腿抬起保持不動。轉彎步態(tài)分析項目設計的機器人采用以一中足為中心的原地轉彎方式實現(xiàn)轉彎,下圖為右轉的示意圖,圖中E腿為支撐中足。支撐的3條腿使得身體前進,而擺動的腿對身體沒有力和位移的作用,只是使得小腿向前運動,做好接下去支撐的準備。直線行走步態(tài)分析 由10 號舵機控制的A、C、E腿所處的狀態(tài)總保持一致(都是正在擺動,或者都在支撐);同樣,112 所控制的B、D、F腿的狀態(tài)也保持一致。由于腿只有水平和垂直平面的運動自由度,所以只考慮利用三角步態(tài)實現(xiàn)直線行走。 (2)機器人行走步態(tài)分析:項目設計共使用12個舵機用于步態(tài)實現(xiàn)。此時,B、D、F 腳為擺動腳,A、C、E腳原地不動,只是支撐身體向前。目前,大部分六足機器人采用了仿昆蟲的結構,6條腿分布在身體的兩側,身體左側的前、后足及右側的中足為一組,右側的前、后足和左側的中足為另一組,分別組成兩個三角形支架,依靠大腿前后劃動實現(xiàn)支撐和擺動過程,這就是典型的三角步態(tài)行走法,如下圖所示。2. 運動學分析: 六足步行機器人的步態(tài)是多樣的,其中三角步態(tài)是六足步行機器人實現(xiàn)步行的典型步態(tài)。參考以上的昆蟲足部結構,我們想出了較簡單的方式來表達。并不是所有成蟲都用六條腿來行走,有些昆蟲由于前足發(fā)生了特化,有了其他功用或退化,行走就主要靠中、后足來完成了。前足用爪固定物體后拉動蟲體向前,中足用來支持并舉起所屬一側的身體,后足則推動蟲體前進,同時使蟲體轉向。行走是以三條腿為一組進行的,即一側的前、后足與另一側的中足為一組。第五節(jié)叫跗節(jié),一般由25個亞節(jié)組成﹔為的是便于行走。腿節(jié)是最長最粗的一節(jié)?;?jié)是足最基部的一節(jié),多粗短。昆蟲有3對足,在前胸、中胸和后胸各有一對,我們相應地稱為前足、中足和后足。三、研究內容:: 仿生式六足機器人,顧名思義,六足機器人在我們理想架構中,我們借鑒了自然界昆蟲的運動原理。二、項目創(chuàng)新點:作為簡單的關節(jié)型伺服機構,仿生六足機器人能夠實現(xiàn)實時避障,合理規(guī)劃行走路線。 項目研究報告 ——小型仿生六足探測機器人一、課題背景:仿生運動模式的多足步行機器人具有優(yōu)越的越障能力,它集仿生學原理、機構學理論、自動控制原理與技術、計算機軟件開發(fā)技術、傳感器檢測技術和電機驅動技術于一體。不論在何種地面上行走,仿生六足機器人的運動都具有靈活性與變化性,但其精確控制的難度很大,需要有良好的控制策略與精密的軌跡規(guī)劃,這些都是很好的研究題材。簡單的關節(jié)型機器人伺服系統(tǒng)不僅具有可批量制造的條件,作為今后機器人群系統(tǒng)的基本組成,也可以作為探索復雜伺服機構的研究對象。 足是昆蟲的運動器官。每個足由基節(jié)、轉節(jié)、腿節(jié)、脛節(jié)、跗節(jié)和前跗節(jié)幾部分組成。轉節(jié)常與腿節(jié)緊密相連而不活動。第四節(jié)叫脛節(jié),一般比較細長,長著成排的刺。在最末節(jié)的端部還長著兩個又硬又尖的爪,可以用它們來抓住物體。這樣就形成了一個三角形支架結構,當這三條腿放在地面并向后蹬時,另外三條腿即抬起向前準備替換。這種行走方式使昆蟲可以隨時隨地停息下來,因為重心總是落在三角支架之內。大家最為熟悉的要算螳螂了,我們??煽吹襟胍粚︺Q子般的前足高舉在胸前,而由后面四條足支撐地面行走。一支腳共有兩個關節(jié)(假設沒有爪的情況下),一個關節(jié)采左右式移擺;另一個關節(jié)則是采偏擺式,使腳可提高,當做上下運動的一種,結構設計圖如下。(1) 三角步態(tài)介紹:“六足綱” 昆蟲步行時,一般不是六足同時直線前進,而是將三對足分成兩組,以三角形支架結構交替前行。圖中機器人的髖關節(jié)在水平和垂直方向上運動。由于身體重心低,不用協(xié)調Z向運動,容易穩(wěn)定,所以這種行走方案能得到廣泛運用。每條腿上有兩個舵機,分別控制髖關節(jié)和膝關節(jié)的運動,舵機安裝呈正交,構成垂直和水平方向的自由度。分別給12個舵機編號(1~12),如圖所示。當處在一個三角形內的3 條腿在支撐時,另3條腿正在擺動。步態(tài)函數(shù)的占空系數(shù)為 ,支撐相和擺動相經過調整,達到滿足平坦地形下的行走步態(tài)要求和穩(wěn)定裕量需求。右轉彎運動的過程如下:1)首先A、C、E 腿抬起,然后A、C 腿向前擺動,E腿保持不動,B、D、F腿支撐。3)A、C腿向后擺動。3. 結構設計:六足機器人的基本結構的設計主要包括機器人足部關節(jié)自由度轉換結構的設計和軀干整體支架的設計。采用Auto公司開發(fā)的3D機械制圖軟件輔助設計的方法,分析電機尺寸,設計固定作用的固定架,傳動作用的U型架?;咀悴孔杂啥绒D換結構設計實物圖。(1) 舵機原理舵機是一種結構簡單的、集成化的直流伺服系統(tǒng),其內部結構由直流電機、減速齒輪、電位計和控制電路組成。變化到180176。控制信號線提供一定脈寬的脈沖時,其輸出軸保持在相對應的角度上。位置,那么電機只能朝一個方向運動,所以初始化的時候,應將所有電機的位置定在90176。六足機器人腿部偶數(shù)舵機轉軸
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