蚱蜢跳躍機理的仿生研究.pdf

1、以跳躍運動為主要行動方式的仿生跳躍機器人，與輪動、移動機器人相比較顯然表現(xiàn)出更強的越障能力，它運動范圍大、易于躲避危險、節(jié)省運動能量和拓展運動空間的突出優(yōu)勢，越來越吸引著研究者為使人類生活更方便而不斷探索地球秘密的眼球。選擇比較有代表性的跳躍生物——蚱蜢作為仿生研究的對象，以生物學(xué)蚱蜢的腿部構(gòu)造為基礎(chǔ)，建立一種可實現(xiàn)突然性和爆發(fā)性的仿蚱蜢腿部跳躍機器人桿件模型，通過運動學(xué)、動力學(xué)和仿真模型的分析闡述仿蚱蜢腿部跳躍機器人的運動特征和跳躍運

2、動機理，為仿蚱蜢腿部跳躍機器人試驗樣機的設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。
　　根據(jù)生物學(xué)蚱蜢身體構(gòu)造的分析，通過對蚱蜢軀體和后腿長度尺寸的測量實驗，確定其軀體與腿節(jié)、腿節(jié)與脛節(jié)的長度尺寸比例關(guān)系，建立一種與蚱蜢跳躍運動規(guī)律相吻合的仿蚱蜢腿部跳躍機器人桿件模型。
　　利用所建立的剛性桿件模型，建立D-H坐標(biāo)系，對機器人模型進行起跳階段和騰空階段的正運動學(xué)分析，得到軀體質(zhì)心和各關(guān)節(jié)的位姿變化規(guī)律；通過對騰空階段的運動學(xué)分析，說明了加入單作用活

3、塞式氣壓缸的優(yōu)勢，使得跳躍的高度在原本純桿件的基礎(chǔ)上又加上氣壓缸的行程，運動學(xué)分析的結(jié)果表明模型建立的正確性和添加儲能裝置的可行性。
　　采用拉格朗日函數(shù)法對本文所建模型進行動力學(xué)分析，基于運動學(xué)的分析結(jié)果，得到其后腿各關(guān)節(jié)驅(qū)動力矩的變化方程；通過對起跳階段的能量分析，計算出機器人模型起跳時所具備的總能量，直到騰空至最高點時根據(jù)蚱蜢的姿態(tài)分析，揭示從起跳到騰空至最高點時的能量損耗。
　　最后，對仿蚱蜢腿部跳躍機器人進行ADA