船用蛇形机器人的蜿蜒运动偏移机理及矫正

杨东冉; 张彬; 郑庆功; 李晓峰; 王博乔; 夏远辰

doi:10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2024.02.007

大连海事大学学报 ›› 2024, Vol. 50 ›› Issue (02) : 67 -74+80. DOI: 10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2024.02.007

船用蛇形机器人的蜿蜒运动偏移机理及矫正

杨东冉, 张彬, 郑庆功, 李晓峰, 王博乔, 夏远辰

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摘要

针对船用消防蛇形机器人蜿蜒运动中产生的偏移使机器人无法在船舶复杂管系间隙间有效运动的问题，基于超冗余蛇形机器人的运动学模型，从运动学和力学角度分析非线性偏移的原因由关节间旋转过程中产生的扭转力矩引起。通过实验获得摆动幅度、相邻连杆之间运动相位差对机器人法向偏移的作用规律，证明了该两个参数只能对机器人的法向偏移程度产生影响，并不能有效消除偏移。基于Serpenoid控制曲线建立一个简单、高效的自适应偏移矫正控制算法，并开展Webots机器人仿真和样机试验。结果表明，消防蛇形机器人的平均最大径向偏移量减小42.8 cm,降低了75.2%,在未改变机器人运动形状前提下，可满足船舶狭窄环境的工作需求。