新型仿生机器人机构设计理论与技术

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项目摘要:在环保监控、救灾救援、公共安全等领域,对于灵活性高、噪声低、功耗低、隐蔽性高、生存能力强的侦察、监控和作业机器人具有迫切的需求。而自然界生物的软体、大变形体、刚柔耦合的结构、驱动和控制方式在灵活性、噪声、功耗、生存能力方面具有天然的优势,但相关仿生结构的分析设计、建模和控制在理论上面临巨大挑战,亟待系统深入地开展研究,为机器人新型机构设计理论与技术奠定基础。本项目旨在针对生物优异的飞行、游动、跳跃能力,从材料、结构、驱动、传感、建模和控制等方面深入开展研究,揭示生物高效机动运动-感知-控制-驱动的耦合作用机理,分析复杂扰动下大形变多自由度耦合仿生系统的建模与自主控制机制,结合新型材料、驱动与传感器技术,逐步构建软体、大变形体、刚柔耦合等新型机器人仿生驱动机构设计优化、建模和控制的理论与方法。结合国家重大需求,通过对鸽子、金枪鱼、黑斑蛙等进行仿生,研制仿鸟飞行、仿鱼游动、仿蛙跳跃类仿生机器人实验样机,性能达到国际同类研究领先水平,取得原创性成果3项,并可用于其他新型仿生机器人。