3、蛇形机器人研究进展综述

蛇形机器人研究进展综述

1. 蛇形机器人建模与分析的前期工作

在蛇形机器人的研究中，前期的工作主要集中在生物蛇的生物力学研究、不同约束条件下的平面运动建模、机器鱼和鳗鱼状机制建模以及有障碍物环境下的运动建模等方面。

1.1 生物蛇的生物力学研究

视角	相关研究
2D 视角	Gray (1946), Moon and Gans (1998), Ma (1999)
3D 视角	Hirose (1993), Hu et al. (2009)

早期 Gray (1946) 对蛇的运动进行了分析研究，提出了作用在蛇身上的力的数学描述，并得出平面蛇的向前运动需要存在垂直于蛇体方向的外力这一结论。Hirose (1993) 将蛇体建模为不能侧向移动的连续曲线，提出了蛇形曲线（serpenoid curve），用于描述侧向波动这一常见的蛇类运动形式，还研究了生物蛇的自适应功能以及外部因素对蛇运动时形状的影响。Ma (1999) 提出了另一种侧向波动的描述——蛇形曲线（serpentine curve），并表明按此曲线运动的蛇的运动效率高于按蛇形曲线运动的蛇。Moon and Gans (1998) 研究了蛇的肌肉活动产生曲率和推进力的机制。Hu et al. (2009) 从数学和实验两方面研究了蛇皮的摩擦特性，发现蛇体横向的摩