基于复合式驱动机构的柔性两栖机器人仿生运动机理研究

将仿生学与机器人技术相结合，并以机器人在极浅水、碎浪带以及滩涂区域的应用需求为背景，提出一种基于复合式驱动机构、具有爬行和浮游综合运动能力的柔性两栖机器人系统，针对与之相关的科学问题和技术难点进行研究。课题主要研究内容包括：(1)基于优化理论的两栖机器人总体技术研究，揭示复杂环境动力学与两栖机器人运动之间的内在关系，形成较完善的两栖机器人系统设计理论；(2)复合驱动机构驱动的柔性两栖机器人仿生运动机理研究：仿生爬行步态规划、仿生浮游协调运动与仿生运动控制研究，理论分析结合试验研究的方法解决影响两栖机器人综合运动性能的关键技术；(3)研究形状记忆合金驱动的柔性尾鳍推进技术，结合仿生运动机理，研究智能驱动技术在水下机器人驱动领域的应用，解决形状记忆合金驱动器的热力学与控制等核心问题；(4)研究高度复杂的非结构环境下柔性两栖机器人浮游运动控制问题，解决两栖机器人在实际海洋工程领域的应用技术。

本项目将仿生学与机器人技术相结合，提出并研制了一种基于复合式驱动机构、具有爬行和浮游综合运动能力的柔性两栖机器人系统，针对与之相关的科学问题和技术难点进行研究。基于优化理论，开展了仿生两栖机器人的总体技术及构形研究；模拟典型两栖环境中动物的运动特征，开展基于复合式驱动机构的柔性两栖机器人仿生运动机理的分析与建模研究；搭建了形状记忆合金驱动的柔性尾鳍试验平台，对形状记忆合金驱动技术在仿生推进领域的应用进行了探索性研究与分析；研制了具有爬行和浮游功能的柔性仿生两栖机器人原理样机，并进行了实验。通过本项目的研究，基本解决了柔性仿生两栖机器人所涉及的环境建模、仿生运动机理、运动规划与控制、以及机器人系统实现技术等基础问题，初步形成了基于复合驱动机构的仿生两栖机器人的水陆两栖环境作业解决方案，为将来开发适用于水陆两栖环境的机器人装备提供了必要的理论基础和技术储备。