仿蝗蟲機器人彈跳機理及模型研究.pdf

1、仿生跳躍機器人除了具有一般跳躍機器人可以跨越障礙，躲避危險等優(yōu)點外，還具有運動靈活、地面適應能力強的特點，因此受到國內(nèi)外各個研究機構(gòu)的高度關(guān)注。而仿生跳躍機器人的研制在國際上尚處于起步階段，國內(nèi)也剛剛開始此類課題的研究。尤其在仿生跳躍機器人的彈跳模型、跳躍機理、樣機設計等關(guān)鍵技術(shù)方面，國際上也尚處于研究的初期階段。因此課題著重從蝗蟲跳躍機理、彈跳模型和仿生機構(gòu)方面進行研究。
　　首先系統(tǒng)地分析了國內(nèi)外仿生跳躍機器人及彈跳模型的研究

2、現(xiàn)狀，得出仿生機器人較多的實現(xiàn)了功能仿生，在運動機理仿生方面涉及不多，基于能量法的彈跳模型在彈跳高度計算方面不準確等缺點，提出了根據(jù)蝗蟲運動機理與生物特征進行仿生設計和利用模態(tài)分析及沖量定理對跳躍高度進行計算。
　　通過對蝗蟲身體結(jié)構(gòu)特點及跳躍運動機理的分析，建立了仿蝗蟲彈跳機器人的桿件模型，對其進行運動學和動力學的分析，得到了具有蝗蟲生物特性的腿部激勵形式，為仿生機構(gòu)設計和跳躍激勵形式提供了理論基礎(chǔ)。通過對基于能量法的雙質(zhì)量彈簧

3、模型的分析，首次將雙質(zhì)量雙彈簧模型應用于起跳階段，應用模態(tài)分析法及沖量定理得出其跳躍高度與彈跳力的數(shù)學表達式，解決了能量法無法確定彈跳激勵形式的缺點。并應用該模型對蝗蟲腿部特殊激勵形式與普通的激勵形式進行了比較，驗證了蝗蟲腿部激勵的優(yōu)越性。
　　最后在理論分析的基礎(chǔ)上，設計出仿蝗蟲彈跳機器人樣機，在仿真軟件ADAMS中進行了虛擬樣機實驗，得到了機器人在跳躍高度，地面摩擦方面的數(shù)據(jù)。并進行了機器人系統(tǒng)實驗，驗證了雙質(zhì)量雙彈簧模型跳躍