Faced with strong demand for robots working in underwater pipeline environments, a novel underwater multi-model locomotion robot is designed and studied in this research. By mimicking the earthworm's metameric body, the robot is segmented in the structure; by synthesizing the earthworm-like peristaltic locomotion mechanism and the propeller-driven swimming mechanism, the robot possesses unique multi-mode locomotion capability. In detail, the in-pipe earthworm-like peristaltic crawling is achieved based on servomotor-driven cords and pre-bent spring-steel belts that work antagonistically, and the three-dimensional underwater swimming is realized by four independently-controlled propellers. With a robot covering made of silicon rubber, the two locomotion modes are tested in the underwater environment, through which, the rationality and the effectiveness of the robot design are demonstrated. Aiming at predicting the robotic locomotion performance, mechanical models of the robot are further developed. For the underwater swimming mode, by considering the robot as a spheroid, an equivalent dynamic model is constructed, whose validity is verified via computational fluid dynamics (CFD) simulations; for the in-pipe crawling mode, a classical kinematics model is employed to predict the average locomotion speeds under different gait controls. The outcomes of this research could offer useful design and modeling guidelines for the development of earthworm-like locomotion robots with unique underwater multi-mode locomotion capability.


翻译:面对在水下管道环境中工作的机器人的强烈需求,本研究设计并研究了一种新型的水下多模模型运动机器人。通过模仿蚯蚓的相形体,机器人在结构中被分割;通过合成蚯蚓般的过敏传动装置和螺旋驱动的游泳机制,机器人拥有独特的多模体滚动能力。详细而言,在水下对象地透视的孔虫渗入能力是建立在服务器驱动的绳索和预发跳钢带之上的。通过模仿蚯蚓的相形形形形形形形形色色体体体体,机器人在结构中被分割成三维水下游泳。通过合成一个覆盖硅橡胶的机器人,在水下环境中测试了两种振动模式,从而展示了机器人设计的合理性和有效性。为了预测机器人模型的有用性能,机器人机械模型的机械模型正在进一步开发。对于水下游泳模式,通过将机器人视为一种手动的机器人,由四个独立控制的螺旋型螺旋水下水下水下游泳器体游泳,由四个独立控制的螺旋螺旋螺旋推进器组成。通过一个模型模型模型模型模拟模型来进行模拟的模型的模型的模型,其有效性是用来进行模拟的流流流流动的模型的模型的模型的模型的计算。

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机器人(英语:Robot)包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械(如机器狗,机器猫等)。狭义上对机器人的定义还有很多分类法及争议,有些电脑程序甚至也被称为机器人。在当代工业中,机器人指能自动运行任务的人造机器设备,用以取代或协助人类工作,一般会是机电设备,由计算机程序或是电子电路控制。

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