65、小型自组装机器人机电设计与基于无源天线的水上运动安全监控系统

小型自组装机器人机电设计与基于无源天线的水上运动安全监控系统

小型自组装机器人机电设计

在自然界中，群居昆虫通常具有群体活动的特性。受此启发，研究人员设计出了能够自组装的机器人。这种机器人单个个体的功能和结构完全相同，通过对其运动学和动力学方程进行分析，在给定目标队形的情况下，可利用运动机构调整位置。

传统机器人与自组装机器人对比

传统机器人结构复杂且固定，在恶劣环境中的适应性较弱。而自组装机器人可以通过相互对接组合，将感知能力有限的单个机器人组合成强大的整体。在不同的工作环境中，它能通过改变个体机器人之间的连接关系形成不同的集合系统，提高了系统的适应性，并且具有良好的鲁棒性和可扩展性。由于单个机器人的结构和功能简单，其成本也低于传统机器人。目前，大多数关于自组装机器人的研究集中在控制策略和通信方面，研究重点较为分散。此次研究结合机电一体化设计，综合考虑机器人硬件选择和结构分析，并测试了设计的有效性。

整体结构设计

设计目标包括：
1. 自组装机器人系统由多个具有相同结构功能的机器人单模块组成，单个机器人具有平面内自主移动能力。
2. 机器人可以通过相互对接进行自组装，以完成目标队形的构建。
3. 集合体可以分离成单个机器人，具有自诊断和自修复能力。

基于这些要求，设计了分布式群体机器人阵列，由多个具有相同结构功能的模块组成。机器人呈六边形，采用碳纤维材料，背板上安装有三个直流电机，用于差分驱动三个全向轮，可驱动机器人向各个方向移动，满足平面内任意长度的位移和任意角度的运动。机器人有六个面板，包括一个主动面板和五个被动面板。主动对接面板采用伺服驱动，通过锥齿轮传导驱动对接机构旋转完成