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.     

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。     

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。     

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     

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。     

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。     

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.     

电动弹跳轮式复合机器人结构设计

弹跳机器人可以跃过数倍于自身尺寸的障碍物,与轮式移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。研制了一种电动弹跳和轮式移动复合运动机器人,介绍了机器人的工作原理和机械结构,提出了一种可靠的机器人压缩和释放能量的机构,并对复合机器人进行了试验验证。     

足式机器人单腿跳跃仿真与实验

针对跳跃运动足地冲击大的特点,基于仿生学设计一种液压驱动四足机器人单腿,分别建立单腿着地相和飞行相的运动学和动力学模型。为了满足单腿跳跃性能要求和减少足地冲击,提出基于三次曲线轨迹跟踪的跳跃方法。使用MSC.ADAMS和Simulink对单腿竖直跳跃过程进行仿真,并搭建了单腿竖直跳跃实验平台和闭环控制系统。     

仿袋鼠跳跃机器人运动和力传递性能研究

在仿袋鼠机器人机构模型的基础上,建立了跳跃过程着地阶段的运动学方程;通过关节空间与操作空间速度的变换关系,定义仿袋鼠机器人跳跃运动速度和力方向可操作度;以速度和力方向可操作度为性能指标,度量仿袋鼠跳跃机器人在操作空间中的运动和力传递性能,解释了袋鼠起跳瞬间小腿与地面垂直是为了保证有足够的运动和力传递的灵活性。     

简易翻斗式自记流量计的制作及其应用

翻斗式自记流量计从工作原理的角度看,属于容积式流量计的一种,但从应用范围看,又与目前各种形式的容积式流量计均有所不同.目前传统的容积式流量计主要应用于有压管道情况,而翻斗式自记流量计主要应用于各种无压、低水头、小流量的地表和地下径流的监测.针对水文科学中有关无压、低水头、小流量的地表和地下径流的监测手段较为落后的局面,在分析翻斗式自记流量计基本构成、工作原理的基础上,对其制作工艺、误差及主要应用情况进行了阐述,旨在能够提高我国水文监测的水平.     

基于容积法的翻斗式自记流量计的制作工艺及应用

翻斗式自记流量计从工作原理的角度看,属于容积式流量计的一种,但从应用范围看,又与目前各种形式的容积式流量计均有所不同。目前传统的容积式流量计主要应用于有压管道情况,而翻斗式自记流量计主要应用于各种无压、低水头、小流量的地表和地下径流的监测。本文针对水文科学中有关无压、低水头、小流量的地表和地下径流的监测手段较为落后的局面,在分析翻斗式自记流量计基本构成、工作原理及可应用领域的基础上,重点对其制作工艺和应注意的问题进行了详细介绍与说明,旨意能够起到抛砖引玉的作用,提高我国水文监测的水平。     

仿袋鼠跳跃机构伪刚体模型的动力学分析

为解决袋鼠大长脚的柔性和肌肉的储能作用,根据袋鼠的跳跃特点,提出了仿袋鼠跳跃机构伪刚体动力学模型。建立了机构在跳跃过程中的运动学和动力学方程,讨论了袋鼠起跳时解除地面约束的条件和柔性机构的引入对各关节输入的影响。通过实例给出了跳跃过程模型底部受力的变化规律及其相应解释,用Matlab进行了仿真验证,证明柔性机构的引入有效地降低了关节最大输入扭矩,很好地模拟了袋鼠长脚的柔性和肌肉的储能作用。     

考虑关节非线性刚度的仿袋鼠柔性跳跃机构动力特性分析

根据袋鼠腿部的生物结构及跳跃的特点,建立了考虑关节非线性刚度的仿袋鼠跳跃模型及其着地阶段的运动、动力学方程。结合实例,用Matlab7.1计算和绘出了模型此阶段中各关节转角、关节力矩、地面支承力以及非线性扭簧恢复力矩随时间的变化规律,对比线性关节对其进行了分析和讨论。结果表明:非线性的引入不仅可提高关节的储能能力,有效地降低关节输入力矩,而且还能防止跳跃机构提前起跳,改善跳跃性能,从而有利于增加起跳速度和跃远度,更符合生物的特征。     

Design on hopping locomotion mechanism

1Introduction Largemachineshavebeenwidelyusedinin dustryrecently.Theywillcausecomplexopera tionsandrequireagreatdealofenergy.The high energyproblemhascometotheattentionof moreandmorepeople,sopint sizedrobotshave beenresearchedtosaveenergy[1].Nowpint sizedrobotsoftenuseelectromagnetismastheir driver[2],theyalsoneedhighvoltageandspecial flatsurfacesofiron.Inthisarticleanewpint sizedhoppinglocomotionmechanismwhich savesenergyandadaptswelltovarioussurfaces ispresented.2Principle2.1Motor Theimage…     

Check calculation of threaded joints subject to a splitting force and a tipping moment,taking account of contact pliability

The proposed check-calculation method for a threaded joint subject to a splitting (rupture) force and a tipping moment is more precise than the existing method, because the contact pliability is taken into account if the contacting surfaces are ground, turned, milled, or planed. Sample calculated are presented for components of vehicles and gear systems.     

仿袋鼠机器人跳跃运动步态的运动学

提出了仿袋鼠跳跃机器人机构模型及运动学研究的方法。基于对袋鼠的运动结构及录像资料的研究,提出了仿袋鼠机器人单腿四杆跳跃机构的分析模型,采用D-H法,建立了机器人着地与腾空两个阶段的运动学方程, 进行了正运动学研究,给出了机器人在跳跃过程中的运动位姿及躯干质心的运动轨迹表达式,并利用雅可比矩阵建立了机器人躯干质心与关节之间的微分运动关系及速度分析方法。采用Matlab编程,结合实例对机器人进行了运动仿真运算,对结果进行了分析讨论,解释了袋鼠跳跃运动跃远度大而耗能低和运动稳健的运动机理。研究结果与录像观察和生物学实测研究结果相吻合,从而证明了这一仿生跳跃机构模型的可行性和仿生机构运动研究方法的有效性。