弹跳机器人弹跳机构的设计与仿真分析

在仿生蝗虫跳跃机理的基础上,给出了弹跳机器人的弹跳机构设计方案,并从理论上分析了其可行性与优势。根据蝗虫腿部的跳跃特点,建立了弹跳机器人的弹跳机构模型。利用虚拟样机技术,对弹跳机器人进行仿真与分析,得出了弹跳机器人的位移、速度、蹬地力曲线,分析了不同参数对弹跳高度与距离的影响。然后通过仿真得到了弹跳机器人蓄力阶段的驱动力矩曲线,为弹跳机器人动力配置提供了依据。     

弹跳机器人翻转机构的设计与优化

为了提高弹跳机器人的地面适应性,解决弹跳机器人落地后的翻转问题,从蝗虫和龟类的翻转研究中得到启示,设计结构简便、易于控制、集支撑与翻转功能为一体的翻转机构。应用三角重心理论,分析机器人翻转的原理和翻转过程。在仿真的基础上,对翻转机构进行构型和尺寸优化,保证机器人结构紧凑,轻量化和较高的电动机利用率。搭建翻转机构平台,验证了翻转机构原理的可行性和优化设计的正确性,为弹跳机器人进一步的创新研究提供了理论基础和依据。     

柔性轮式移动弹跳机器人设计与运动性能研究

为了提高机器人在复杂环境中的适应性能,解决弹跳机器人姿态调整和翻转复位的问题,设计一种柔性轮系机构与集弹跳、调姿和翻转复位一体的多链弹跳机构结合的柔性轮式移动弹跳机器人。运用柔性轮系机构实现机器人平坦路面快速稳定的移动,通过柔性轮的弹性变形消除弹跳运动的部分落地冲击力,并基于铁木辛柯梁理论对柔性轮进行受力变形分析。多链弹跳机构能实现机器人的弹跳运动、起跳角度调节和落地后翻转复位,具有单机构多功能的特点。设计了一种复合螺母机构,当复合螺母机构的螺母片闭合时,储能电机驱动丝杆转动实现机器人弹跳储能;当螺母片分离时,瞬间释放弹簧的弹性势能实现机器人的弹跳运动。运用ADAMS对机器人的姿态调整、弹跳运动和翻转复位进行仿真,研制柔性轮式弹跳机器人原理样机并进行弹跳运动实验,结果表明,该柔性轮式移动弹跳机器人的设计具有可行性。     

一种间歇式弹跳机器人的机构设计与跳跃性能分析

为研究复杂地形下弹跳机器人跳跃轨迹的可控性问题,设计一种基于齿轮—六杆变胞机构的间歇式弹跳机器人。通过改变齿轮—六杆变胞机构的拓扑结构,机器人具有储能、能量锁定与释放、改变储能大小以及调整姿态角的功能,起跳过程中弹跳力具有仿生特性。根据机器人的结构特征设计翻转机构,使其倒地后自行翻转复位。在理论建模基础上,对机器人的跳跃运动进行仿真以研究储能改变和姿态角调整对跳跃轨迹的影响。研制间歇式弹跳机器人原理样机并进行跳跃运动试验,仿真和试验结果较吻合。结果表明,该间歇式弹跳机器人的机构设计具有可行性,跳远度和跳高度具有可控性:跳远度的控制可通过改变储能大小实现;储能相同时,跳高度的控制可通过调整姿态角实现。为需要轨迹规划的间歇式弹跳机器人的设计提供了一种方案。     

Mechanism Design and Hopping Performance Analysis of an Intermittent Hopping Robot

为研究复杂地形下弹跳机器人跳跃轨迹的可控性问题,设计一种基于齿轮—六杆变胞机构的间歇式弹跳机器人.通过改变齿轮—六杆变胞机构的拓扑结构,机器人具有储能、能量锁定与释放、改变储能大小以及调整姿态角的功能,起跳过程中弹跳力具有仿生特性.根据机器人的结构特征设计翻转机构,使其倒地后自行翻转复位.在理论建模基础上,对机器人的跳跃运动进行仿真以研究储能改变和姿态角调整对跳跃轨迹的影响.研制间歇式弹跳机器人原理样机并进行跳跃运动试验,仿真和试验结果较吻合.结果表明,该间歇式弹跳机器人的机构设计具有可行性,跳远度和跳高度具有可控性:跳远度的控制可通过改变储能大小实现;储能相同时,跳高度的控制可通过调整姿态角实现.为需要轨迹规划的间歇式弹跳机器人的设计提供了一种方案.     

弹跳式机器人研究综述

机器人在实际应用时,很多时候要求其具备弹跳装置以便跃过障碍物或沟渠。而多轮驱动以及爬行或步行机器人无法满足这种要求,因此迫切需要研制具有弹跳能力的机器人。本文对弹跳机器人及目前的研究进行了综合的介绍和分析,并在此基础上介绍了作者在这方面所做的工作。本文同时也对未来弹跳机器人的发展趋势做了展望。     

具有非线性弹跳力的仿袋鼠机构弹跳性能分析

构建了一种仿袋鼠肢体的非线性弹跳力机构模型,将其与线性弹跳机构模型在起跳阶段进行了动力学比较,分析了两者的弹跳性能,并通过计算机模拟和原理样机试验说明了分析的正确性,为仿生弹跳探测机器人的研制提供了基础.     

仿蝗虫机器人的弹跳腿结构设计与优化

首先对蝗虫的生理结构及其弹跳腿的组成进行了研究,提出了一种采用不完全齿轮、弹簧、连杆等部件建立的仿蝗虫弹跳机器人结构模型。给出了约束条件,以跳跃距离最大作为优化目标,运用信赖域优化算法对机器人的相关结构参数进行了优化,并确定了其弹跳腿的机构尺寸,优化后的腿部结构尺寸较优化前总体减小了13.33%,同时跳跃距离增大了10.42%。通过ADAMS在蓄能阶段运动的仿真分析,验证了机构设计的可行性,为实现高性能的仿蝗虫弹跳机器人奠定了基础。     

燃气动力弹跳机器人的设计与试验研究

以可燃混合气体为动力源,设计了一种燃气动力的弹跳机器人,包括弹跳驱动器和轮式运动机构。弹跳驱动器采用双活塞燃烧室结构及磁力锁紧机构,有效减小驱动器体积,有利于驱动器复位和废气排除。轮式运动机构包括车身和蜂窝车轮,车身作为驱动器载体,蜂窝车轮用于机器人落地缓冲。对车轮的径向、周向和切变模量进行等效计算,采用铁木辛柯梁理论对车轮进行静力分析,计算结果与试验数据吻合;利用LS-DYNA对车轮落地碰撞进行仿真,分析了落地冲击能量消耗。对机器人的弹跳运动进行规划,弹跳越障试验表明机器人可直接越过或跃上障碍物,验证了机器人的弹跳运动能力。该弹跳机器人的研究为提高地面移动机器人的未知复杂地形适应能力提供了一种可行的技术方案。     

弹跳式机器人的发展现状

自主式移动机器人的最大挑战就是运动的灵活性,当前的很多机器人可在实验室的平滑地面上完成复杂的任务,然而遇到不可预测的复杂地形时却变得毫无用处,研制具有穿越建筑物楼梯、碎石、甚至森林和沙漠的弹跳式微型机器人非常困难.文中介绍了国内外弹跳式机器人的研究现状,并展望了我国弹跳式机器人的发展前景.     

简单单腿弹跳机器人的尺度效应仿真

微小型弹跳机器人和其他大型机器人相比,有着自己独特的性能,有很大的科研意义和应用价值。提出一种新颖的设计思路,着手对现有弹跳机器人（包括大型机器人）的抽象、分析和仿真,研究机器人的尺度效应对弹跳高度的影响,得到机器人尺寸变化和弹跳初速、弹跳高度、落地时间、落地速度等弹跳性能之间的关系,并讨论弹跳机器人模型是否可以微小化问题,以便对复杂弹跳机器人的微型化和效率的提高提供思路和改进方案。     

可抛掷多运动态球形机器人移动机构

结合球形机器人防护性好,两轮机器人能自平衡易控制,弹跳机器人越障能力强的优点,构建了一个具有球形、两轮和跳跃3种基本运动形态的可投掷机器人.球态时机器人两个半球闭合,便于母车抛掷和携带,在平地可全方位运动;遇到沙地、坡地等复杂地形环境,展开为两轮机器人,弹跳机构展开作为第3支点,增强越障爬坡能力;当遇到障碍或陷于困境时可跳跃行进.文中对其结构和原理进行了介绍,并进行机械结构设计和样机研制.场地试验表明,该机器人具有投放方便和运动灵活的特点,验证了设计方案的可行性.     

分析折叠翼弹跳机器人机构设计及运动性能

随着科技飞速发展,在军事领域中,飞行机器人有较为出色的应用价值和表现。但是结合当前飞行机器人研发现状来说,一些大型无人机在起飞过程中不仅有较高的起飞方式要求,而且其体积较大,若规划以及操控不到位,则很容易发生人员损伤的情况。因此,要求相关研究人员从多方面角度出发,实现更小体积、更高使用安全性以及能更精准完成任务的折叠翼弹跳机器人设计。基于此,针对折叠翼弹跳机器人基本结构以及运动性能表现进行了细致的阐释和分析。     

一种仿蛙单足弹跳机器人弹跳设计与动力学分析

当前，弹跳机器人有着广泛的应用前景，提高其弹跳性能是一个值得探讨的课题。设计并分析了一种仿青蛙跳跃的弹跳腿。将其简化为双质量弹簧模型，得出了其跳起的必要条件及在空中运动状态的动力学方程。仿真结果表明，该弹跳腿的设计是可行的。     

一种仿蝗虫跳跃机器人的能量转换机制及跳跃稳定性设计

通过对蝗虫蹬腿跳跃方式的模拟,研制了一种新型的可连续跳跃的机器人。在研究起跳过程能量转换机制的基础上,设计了扭簧弹跳机构。扭簧在减速电机和机身轨道的共同作用下,完成连续的腿部收缩和起跳过程,同时可以实现稳定着陆以保证多次跳跃。为进一步增强跳跃机器人在不同表面起跳的适应能力,通过建立蝗虫钩爪的抓附模型,分析了蝗虫在不同粗糙度表面起跳中脚垫与钩爪的协同作用,设计了黏附垫与钩爪共同作用的仿生跳跃底座结构。     

爆发式驱动单足弹跳机器人机构优化设计

本文设计了一种基于Stephenson六杆机构的新型单足弹跳机器人.建立了基于倒立摆系统的姿态控制方案;创新性地利用串联弹性驱动器(SEA)的被动柔性元件实现增大驱动器的瞬时功率;提出了基于内点法的非线性代数超越方程组的快速寻优方法,据此完成了弹跳机构杆长的优化设计,机构冲程/高度比为0.73.最后在专业机器人仿真平台...     

燃爆式弹跳驱动器的设计与分析

跳跃机器人具有高效的越障能力和广阔的应用前景,正在形成新的热点研究方向。以汽缸为弹跳主体,采用可燃性混合气体,热火头为点火装置,辅以电磁阀等元件,设计了一种高性能的燃爆式弹跳驱动器。对其工作原理进行了分析,驱动器利用气体爆炸产生的冲力反推地面实现跳跃,在此基础上完成了机械结构的设计。然后就负载对弹跳高度的影响进行了理论分析和试验验证。试验证明:该弹跳机构弹跳高度可达5.1 m,具有较强的带负载能力,带3 kg的负载弹跳高度可达2.02 m,具有良好的弹跳性能和较高的能量利用率。     

小型弹跳机器人的研究

弹跳机器人可以跃过数倍于自身尺寸的障碍物或沟渠,与原有的运动方式结合可以大大提高机器人的活动范围和对地形的适应能力。本文研制了一种具有轮式移动能力的弹跳机器人,集合了轮式移动和弹跳运动的优点,是对运动复合的有益尝试。同时对该机器人的运动能力做了仿真分析。结果表明该机器人具有极强的运动和生存能力。     

基于ADAMS的垂直弹跳机器人动力学仿真

针对一种垂直弹跳机器人,利用Pro/E软件创建三维实体模型,然后利用Pro/E与ADAMS的数据接口软件Mechanism/Pro将模型及其特征参数导入ADAMS中,并在几何模型上施加适当的约束、接触力、驱动、传感器等,最后进行动力学仿真,主要分析了弹簧刚度对机器人的弹跳高度、弹跳速度和弹跳加速度等的影响。     

基于ADAMS的垂直弹跳机器人动力学仿真

针对一种垂直弹跳机器人,利用Pro/E软件创建三维实体模型,然后利用Pro/E与ADAMS的数据接口软件Mechanism/Pro将模型及其特征参数导入ADAMS中,并在几何模型上施加适当的约束、接触力、驱动、传感器等,最后进行动力学仿真,主要分析了弹簧刚度对机器人的弹跳高度、弹跳速度和弹跳加速度等的影响.