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。     

考虑柔性关节的仿袋鼠跳跃机器人落地稳定性研究

对具有柔性关节的仿袋鼠跳跃机器人落地稳定性进行了研究。用拉格朗日方法建立了机构在着地阶段的动力学方程。结合实例,运用Matlab和Adams软件对机器人进行仿真分析,给出了机器人在着地阶段的各关节转角、关节驱动力矩、着地压力及ZMP随时间的变化规律。分析结果表明:膝关节,特别是踝关节引入柔性关节,不仅能显著地吸收落地能量而获得落地缓冲能力和降低关节输入力矩峰值而减小驱动元件的功率,而且能有效地提高跳跃机构的弹跳能力和落地稳定性。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

仿青蛙跳跃机器人的机构设计与运动学分析

当前弹跳机器人有着很广泛的应用前景。首先在大量查阅和分析国内外弹跳机器人研究文献资料的基础上,综述了当前弹跳机器人的基本理论和研究现状;采用弹簧和连杆机构设计机器人的机构;在此基础上,对其运动进行了分析。     

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Webots中,进行了机构的原地及前向连续弹跳仿真.仿真测试结果表明该弹跳机构可实现连续、稳定的垂直及前向跳跃:机器人最大弹跳垂直高度达3.4 m(机构高度的11倍);前向弹跳过程中,弹跳高度为3.0 m、前向弹跳速度为1.95 m/s;垂直弹跳时驱动器的瞬时峰值功率为电机额定功率的9.94倍,完全实现了爆发式驱动.为在复杂非结构化或低重力环境下的爆发式弹跳机器人研究做出了有益的探索.     

跳跃机器人能量转换的主动控制与试验测试

针对现有跳跃机器人能量转换效率低的问题，设计了一种新型跳跃机器人，以实现利用非圆齿轮的啮合主动控制能量的有效存储和释放。基于机器人机构学原理，设计了跳跃机器人的主体结构，分析了其运动原理，给出了其弹跳运动流程。根据预先给定的机器人能量转换曲线中的关键参数，以能量转换曲线研究非圆齿轮节曲线，以非圆齿轮共轭啮合特性研究跳跃机器人的能量转换特性，建立了非圆齿轮传动的数学模型 ，并通过具体实例详细说明了非圆齿轮的设计过程 。使用3D打印技术制作了跳跃机器人原理样机，开展试验测试研究。研究结果表明，跳跃机器人可以实现稳定跳跃，且能量转换效率的测量值与预先给定的理论值较吻合。     

深空着陆探测足式机器人发展综述

介绍了世界主要航天大国关于深空着陆探测足式机器人的研究现状,对比分析了不同类型足式机器人的优缺点,从硬件与软件设计方面剖析了足式机器人在深空着陆探测任务中尚未工程化的主要问题。以此为基础,提炼出感知融合化技术、控制智能化技术、形态可重构技术、多机协同化技术等深空着陆探测足式机器人发展的关键技术,为中国研制深空着陆探测领域可工程应用的足式机器人提供参考。     

基于自适应结构的仿袋鼠机器人脚部研究及设计

根据袋鼠的生物结构特征,建立了仿袋鼠跳跃机器人的刚柔混合模型。利用自适应结构的可控性,将其应用于仿生跳跃机器人领域,来实现跳跃机器人在不同跳跃速度下的脚部轮廓变形以及在跳跃过程中脚部的变形。在SolidWorks中建立自适应结构脚的三维模型,运用拉格朗日方法建立机器人动力学方程,在此基础上,用ZMP法建立其落地稳定性的求解方程。结合实例仿真结果表明:具有自适应结构的变形脚有助于提高机器人在着地过程中的落地稳定性,增大起跳时间和调整起跳角度。     

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。     

跳跃机器人的研究现状与发展趋势

由于受到动物和人类的跳跃运动的敏捷性的启发,在过去的几十年间,越来越多的国内外研究者开始研究跳跃运动并着手开发了各种各样的跳跃机器人。跳跃运动是一种高度非线性的并且由交替的飞行和着地阶段组成的动态运动,这给跳跃机器人的控制提出了很大的挑战。综述了国内外跳跃机器人的研究现状,对现有的跳跃机器人进行了分类,对跳跃机器人的驱动方式、动力学模型的建立和控制方法等方面进行了详细分析,提出了目前跳跃机器人研究的关键技术,最后指出了跳跃机器人的发展趋势。     

舰载机起落架落震性能动力学仿真分析

考虑航空母舰运动对于舰载机起落架着舰的影响，建立了舰载机起落架着舰时的动力学分析简化模型。给出了基于该分析模型的运动微分方程及相关参数的表达式，并采用龙格库塔算法对舰载机起落架垂直撞击舰面这一过程的动态响应进行了数值仿真，给出了机身受载时间历程曲线等，通过着陆与着舰仿真结果的对比，阐释了航空母舰运动对舰载机起落架着舰的影响和航空母舰的运动参数对舰载机起落架着舰冲击力的影响。     

微小型弹跳机器人的方案选择与实验研究

回顾了迄今弹跳机器人的主要设计思路。鉴于这些设计方法在微型化方面的不足,提出了两个新颖、可行且在微型化方面很有前途的方案;制作出两个基于音圈电机原理的原型机,并进行了相关实验。     

Dynamically adapt to uneven terrain walking control for humanoid robot

Dynamically adapt to uneven ground locomotion is a crucial ability for humanoid robots utilized in human environments.However,because of the effect of current pattern generation method,adapting to unkn...