仿生跳跃机器人技术的研究

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仿生跳跃机器人具有体积小、重量轻的优点并可以跃过数倍于自身高度的障碍物或沟渠,跳跃运动的突然性与爆发性有助于机器人躲避危险,在现代化战争和航天探测领域将会有广泛的应用。由于技术上的困难,目前国际上对跳跃机器人还处于初始研究阶段,仿生跳跃式机器人的关键是实现跳跃姿态调整的连续跳跃以及跳跃高度的最优性。本文首先系统分析了国内外跳跃机器人的研究现状,并对单足和多足跳跃机器人进行了对比。以仿生昆虫的跳跃为研究对象,比较和分析几种昆虫跳跃的生物原型,根据昆虫运动机理及仿生学的研究内容,对仿生昆虫进行力学仿生及功能仿生本文提出了符合昆虫跳跃运动特征的跳跃机构模型,采用MATLAB-Simulink模块对SMA驱动的仿生跳跃机构模型进行运动学分析,运用拉格朗日方法进行机构模型的动力学分析,同时对机器人蓄能部件扭簧进行优化设计。本文的许多分析过程与研究结论对于连续性跳跃式机器人的研究具有参考意义。通过对新型材料——形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA)性能的分析,将SMA弹簧作为驱动器应用于跳跃机器人装置,使跳跃机器人在控制系统的控制下能够完成复位、蓄能、触发及跳跃的四种动作循环。通过以上的分析,设计出形状记忆合金驱动的仿生跳跃机器人实物模型,通过实验装置验证具有四种动作循环状态的技术可行性。
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