仿企鹅机器人的结构设计与分析开题报告

全文总字数：5619字

1. 研究目的与意义（文献综述）

一、课题背景、研究目的及意义

能源是人类社会发展所必不可缺的资源，而广袤的海洋中蕴含着丰富的资源，因此在陆地资源开发殆尽的今天，有越来越多的国家和研究机构将注意力转向了海洋。而要想对海洋世界有更深入的了解，就必然要前往一些危险海域。这些地方往往很少有人涉足，而且人类一旦进入这样的未知领域探测是存在一定的风险的，所以能够代替人类探测的机器人应运而生。但是单一运动模式的机器人很难在这种复杂的环境中工作，这个时候对能在陆地和水下的环境中运动，具有很强的环境适应能力的两栖机器人的研制就显得尤为重要。目前国内外已经在使用的水下机器人的运动方式主要包括浮游式和爬行式，其中浮游式机器人主要在水面进行游动，不能潜入到更深的水域中去，而爬行式机器人只能在水底进行游动，难以在不同深度的水域中作业，所以两种水下机器人的工作区域都有一定的限制；应用于陆地上的机器人的推进机构在水下环境都不能实现其运动效果，而且大部分都没有进行密封设计，不具备防水的功能，不能进行水下活动。受到两栖类动物具有陆地行走和水下游动特性的启发，研制具有陆地和水下两种运动模式而且能够在运动模式之间进行顺利有效切换的水陆两栖机器人则成为近些年来仿生机器人研究领域中的热点。

企鹅具有优美的流线型轮廓，体长约为80-120cm，最大横截面约为30cm*25cm，能够有效解决水下机器人容积小，携带量有限等问题。而且企鹅具有独特的扑鳍式推进方式，速度每小时最高可达25-30km。同时企鹅还能够像人类一样直立行走，虽然双足行走是生物界难度最大的步行动作，但是其步行性能是其他步行结构所无法比拟的。这些特性为两栖仿生机器企鹅的设计提供了很好的生物原型。研究企鹅的步行机构和游动机构，不仅能为设计其他类型的两栖机器人提供参考方案，也能为将来对现有结构进行完善和优化提供原始数据，同时也为仿生企鹅应用于海洋湖泊的探测，军事上的勘探等方面提供基础应用平台。

2. 研究的基本内容与方案

1. 预计达到的目标

本次设计的目标是完成仿生企鹅的建模，并通过对机器企鹅的步态规划与胸鳍推进的数据分析，实现机器企鹅的运动仿真，使其能够完成行走与游动两个基本运动。

2. 关键理论技术

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

[1]魏巍.机器人技术入门 [m].北京：化学工业出版社，2014.10.

[2]机械设计手册（第六版）[m].北京：化学工业出版社，2016.5.

[3]罗庆生，韩宝玲. 现代仿生机器人设计 [m].北京：电子工业出版社,2008.3.