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。     

间歇性单足弹跳机器人落地冲击及稳定性分析

弹跳式机器人落地时与地面的撞击会造成机载设备的损坏 ,而且由于足部受力不均导致机构易翻转 ,难以保持正常的姿态继续弹跳。本文首先建立间歇式弹跳机构的双质量弹簧模型 ,对其进行动力学分析 ,并将弹跳动作划分为四阶段 ,分析了除起跳外其他三个阶段中所受外界作用。经过计算分析 ,最终归纳总结出五条减小落地冲击力及保持稳定的改善措施 ,这些措施为实用弹跳机构的设计提供了有益参考     

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。     

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。     

受生物启发的扑翼飞行器弹跳机构概念设计

针对扑翼飞行器自主起降能力缺失、严重影响其适用场景的问题，开展了仿生弹跳机构设计研究。对鸟类跳跃起飞过程中典型的运动状态进行分析，结合其各阶段的后肢骨骼结构、重心、力、速度等运动变化规律，对扑翼飞行器弹跳起飞动态过程进行了设计。基于鸟腿的骨骼解剖学结构，设计了闭链齿轮-五杆仿鸟腿弹跳机构，并基于D-H法推导出弹跳机构运动学方程，利用拉格朗日方程建立了弹跳机构起跳阶段的动力学方程。对弹跳机构进行了详细结构设计，采用ADAMS对简化的弹跳模型进行了仿真分析。仿真结果显示，借助该仿生弹跳机构，扑翼飞行器系统质心速度达到8.4 m/s，大于“信鸽”飞行器起飞所需的速度7.9 m/s，具备弹跳起飞的可能性。     

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。     

低压开关的机构动态仿真分析与优化

低压开关的动态过程分析对于其优化设计非常重要,机构系统中碰撞接触导致的弹跳会引起电弧烧蚀,直接影响开关的电气寿命。采用虚拟样机技术对开关的闭合过程进行动态仿真,获得机构的动态过程及各接触位置的接触状态变化,并通过与开关闭合过程的弹跳时间测试结果进行对比,以及与电气寿命试验后样品的烧蚀位置进行对比,证明了仿真模型的正确性。最后通过仿真模型的正交试验研究了相关设计参数对开关弹跳的影响,分析得到机构的优化方案并进行了试验,试验结果验证了所提出方案的有效性。     

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。     

一种微型弹跳机器人的设计

针对现有机器人在森林、山地、坍塌区域等复杂的非结构化环境中移动困难的问题,设计开发了一款可搭载侦察或营救设备、在崎岖环境下进行高效运动的弹跳机器人。该机器人总质量为97.1 g,最大弹跳高度为1.5 m,具有一定的负载能力,可搭载设备进行实际应用。首先,将设计的几种弹跳机构方案进行理论分析对比,最终设计出稳定性最好、能量利用率最高的方案。其次,为了使得弹跳机构能够瞬间释放能量,设计了一款精简可靠的能量控制机构。该机构可有效控制储能机构,进行能量的快速存储与瞬间释放,使得存储的弹性势能高效地转化为机器人的动能。最后,在机器人的系统集成方面,从两个角度进行理论分析,得出了机器人合理的质量分布。