蛇板模型的动力学建模及运动规划开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

蛇形机器人作为一种新型的仿生机器人，凭借其细长、灵活的结构特点和优越的环境适应能力，在管道检测、灾后搜救、医疗手术等领域展现出巨大的应用潜力。

蛇板模型作为蛇形机器人的简化模型，保留了其运动灵活性的特点，同时降低了建模和控制的复杂度，成为研究蛇形机器人运动机理和控制策略的重要平台。

本选题的研究旨在深入探讨蛇板模型的动力学特性，并提出高效的运动规划算法，为蛇形机器人的实际应用提供理论基础和技术支持。

2. 本选题国内外研究状况综述

蛇形机器人作为机器人领域的一个重要分支，近年来受到了国内外学者的广泛关注。

1. 国内研究现状

国内学者在蛇形机器人的研究方面起步相对较晚，但近年来取得了显著进展。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本选题的主要内容包括以下几个方面：1.蛇板模型运动机理分析：分析蛇板模型的结构特点和运动约束，建立其运动学模型，并通过仿真分析其运动特性。

2.蛇板模型动力学建模：基于拉格朗日方程建立蛇板模型的动力学方程，并通过参数辨识确定模型参数，为后续的运动规划和控制提供精确的模型基础。

3.蛇板模型运动规划：研究蛇板模型在不同环境下的运动规划问题，包括基于曲线拟合的运动规划、基于人工势场法的运动规划、基于遗传算法的运动规划等，设计高效的运动规划算法，使其能够实现自主避障和路径跟踪。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、数值仿真和实验验证相结合的方法，具体步骤如下：
1.文献调研阶段：查阅国内外相关文献，了解蛇形机器人和蛇板模型的研究现状、发展趋势以及存在的问题，为本研究提供理论基础和研究思路。

2.理论分析阶段：分析蛇板模型的结构特点和运动约束，建立其运动学和动力学模型，并推导出其运动控制方程，为后续的仿真和实验提供理论依据。

3.数值仿真阶段：利用matlab等仿真软件，对蛇板模型的运动学和动力学模型进行仿真分析，验证模型的正确性和有效性。

5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面：
1.提出一种改进的蛇板模型动力学建模方法，提高模型的精度和计算效率。

2.针对蛇板模型在不同环境下的运动需求，设计多种高效的运动规划算法，提高其环境适应能力。

3.将仿真分析和实验验证相结合，验证所提出的模型和算法的有效性，并为实际蛇形机器人的设计和控制提供参考。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

1.王耀,张秀丽,丁希仑,等.面向灾后救援的蛇形机器人研究现状与关键技术分析[j].机器人,2021,43(05):627-643.

2.王鹏飞,岳继光,谭浩,等.基于改进人工势场法的蛇形机器人路径规划[j].机械工程学报,2022,58(14):151-160.

3.刘成,王强,陈柏,等.基于改进蚁群算法的蛇形机器人路径规划[j].机器人,2018,40(04):493-501.