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关于仿生机器蟹的研究
仿生机器人因为具有较好的可靠性、适应性以及强大的功能，正日益成为科研工作者研究的热点。近年来,为适应环境或军事需要,微小型机器人、仿生机器人、步行机器人都得到了长足的发展. 随着微电子机械系统技术(MEMS)、高密度信息处理技术、集成控制技术的飞速发展,微小型机器人以其隐蔽性强、功耗小、成本低廉、便于大量部署的优点正日益成为执行高危险军事任务的理想平台。其中微小型仿生多足步行机器人以其高机动性的特点,成为军用机 器人开发研究的热点。
蟹结构小巧、运动灵活、对不平路面适应力强,因此是研究水、陆两栖全方位、高灵活步行机理想的生物模型。步行机器人属于多输入、多输出、非线性的复杂结构,在仿生机器蟹运动学研究方面,大多只对单腿进行串联结构的运动学分析,对整个步行机每一瞬时的运动学分析,目前尚缺少完整的论述,本文考虑步行机每一瞬时各腿运动情况不同,分别建立相应的运动学方程,即对抬起腿作串联机构分析,对着地腿与躯体形成的机构作并联机构分析,实现较完善的运动学分析.并对分析结果进行了仿真验证。 变压器油箱
一、螃蟹的行走原理：
螃蟹具有8足步行机特征,在行走过程中,每条腿都是抬起和着地两种状态交替变化,抬起的腿从躯体上看是开链机构,相当串联手臂。而同时着地的腿与躯体构成并联多闭链多自由度机构.这种行走过程,从机构学角度看就是不同分支并联机构及串联开链机构之间的不断变化的复合型机构.针对这种机构我们采用串并联综合分析的方法,提出运动学算法及计算机仿真验证方法.通过计算机仿真验证了该方法分析结果的正确性,得出了一种用于仿生机器蟹行走过程运动学研究的行之有效的分析方法。
二、仿生系统的构成：实物展示台
两栖仿生机器蟹作为一个两栖环境下高技术仪器设备的集成体[3J，是一个非常复杂的机器人系统。为了模仿生物原型运动的高效率、低噪声、高速度、高机动性等特点，两栖仿生机器蟹的研究中包含了结构仿生、材料仿生、功能仿生、控制仿生和体仿生几个方面的内容。 结构仿生：
两栖仿生机器蟹的结构仿生是指通过研究生物原型肌体的构造，建造类似生物体或其中一部分的机械装置，通过结构相似实现功能相近。由于螃蟹的形体几何参数、组织系统形态及表面构造机理符合流体动力学特性，能很好的适应水生环境，对海浪、海流的具有良好的适应能力，特别是浅滩冲浪能力和隐蔽性都比较突出，尤其适合在崎岖底质、岩石、浅滩、大浪、强海流区域活动，所以把螃蟹作为研制两栖仿生机器蟹的理想生物原
型。如机器蟹整体的结构仿生, 通过对生物原型的观察发现，螃蟹的八条步行足对称的分布在躯体两侧，各关节向下弯，同一侧的步行足排列较为紧凑，如图2.3(a)所示。步行足的
布局设计应该从结构仿生的角度出发，同时为了使两栖仿生机械蟹获得最大稳定性，在整体模型的建立时，步行足采用了类似生物原型的分布形式，如图2.3(b)所示。
材料仿生：
材料仿机器人技术的发展对构建机器人的材料提出了越来越高的要求，一些柔性铰链、柔体机器人的建造需要高强度、高韧性、变形可控的高性能材料。由此，在机器人领域出现了材料仿生这一研究方向，即从生物功能的角度来考虑材料的设计与制作，通过对生物体材料构造与形成过程的研究及仿生，使材料具有特殊的强度、韧性以及一些类生物特性。
光通量测试两栖仿生机器蟹的密封方案设计中，密封外衣作为两栖仿生机器蟹最终的体表材料，对原理样机水下运动的性能起到了重要的作用，因此应该从材料仿生的角度予以考虑。
功能仿生：
功能仿生的目的是使人造机械具有或能够部分实现高级动物丰富的功能，例如思维、感知、运动和操作等，这些在智能机器人的研究中具有重大意义。目前在两栖仿生机器蟹的研究中已经涉及到的功能仿生包括有感知仿生和运动仿生。
感知仿生：
感知系统是生物体的信息输入通道，对生物体的行动、决策具有重要的作用。对动物的视觉、听觉、触觉等感知功能的研究，有助于工程问题的解决。在自主行走机器人系统中，机器人要实现在未知和不确定环境下的行走，必需实时采集环境信息，以实现避障和导航。这些任务必须依靠能实时感知环境信息的传感器系统来完成。视觉、红外、激光、超声波等传感器都在行走机器人中得到广泛的应用。
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