1、 仿蝗虫式探测性跳跃机器人 一、选题的背景和意义 从机器人的角度来说， 21 世纪是一个自主化的世界，随着机器人工作环境的复杂化，对机器人灵活性，可靠性的要求越来越高，为了回避障碍，面对老式机器人无法跨越的沟壑，渠道，跳 跃机器人的课题被提出。而相对人类的巧手，动物们更是有着一些特别的能力，如柔软的象鼻子，能在管道中爬行的蛇，和各种小巧的昆虫等。自然界中的生物已经成为科学家发挥的灵感源泉，仿生机器人就是这样诞生的。近 30 年来，许多科学家对仿蝗虫跳跃式机器人进行研究，但目前仍没有较理想叫完整的理论理想的模型来模拟蝗虫的起跳。这里围绕仿蝗虫跳跃机器人的运动学和动力学机理中的几个问题进行研究。
2、二、研究目标与主要内容 （含论文提纲） 本课题的研究目标与主要内容是：在现有国内外对仿蝗虫跳跃式机器人的基础上，对蝗虫跳跃的运动学机理进行研 究，提出仿蝗虫跳跃机器人设计方案，并给出结构设计的三维装配图与 AutoCAD 二位结构图，并对该结构的性能进行分析。 论文提纲：第一章 绪论 1.1 引言 1.2 跳跃机器人相较于其他机器人所拥有的优势 1.3 国内外跳跃机器人的发展情况 1.4 仿蝗虫跳跃机器人研究面临的问题 1.5 本文的主要研究内容 第二章 蝗虫的起跳形态、方式 2.1 引言 2.2 蝗虫的起跳形态 2.3 蝗虫的起跳方式 2.4 本章小结 第三章 国内外对跳跃机器人、仿蝗虫跳跃
3、式机器人的运动学研究 3.1 引言 3.2 国内外对跳跃机器人的运动学研究 3.3 国内外对仿蝗虫跳跃机器人的运动学研究 1 3.4 本章小结 第四章 仿蝗虫跳跃机器人的机构设计 4.1 引言 4.2 机构设计的 基本思路 4.3 仿蝗虫跳跃机器人的跳跃高度要求 4.4 对仿蝗虫跳跃机器人电机驱动的选择 4.5 本章小结 三、拟采取的研究方法、研究手段及技术路线、实验方案等 通过查阅大量的相关文献资料，对其中的设计方案进行分析，在国内外对仿蝗虫跳跃机器人的研究的基础上，提出一种合适的研究方案并对其进行运动学分析。 从图书馆的丰富藏书以及电子阅览室中查阅学校数据库查阅，通过理论分析多种不同的设计
4、方案之后，选择基于电机驱动的机构设计，然后对所设计的机构进 行性能考核。 四、参考文献 1 MCloskeyRT, Burdick JW.Periodicmotion of a hopping robotwith vertical and forward motionJ.International Journal of RoboticsReseach,1993, 12(3)： 197-218 . 2 谭定忠 ,王叶兰 ,王启明 ,曹日起 .弹跳式机器人的发展现状 J.机械人技术 ,2005,(10)： 30-31. 3 杨煜普 ,耿涛 ,郭毓 .一种新型翻转跳跃运动机器人的运动 结构与轨迹规划
5、 N.上海交通大学学报 , 2003, 37 (7). 4 余杭杞 .仿蝗虫四足跳跃机器人的机构设计和运动性能分析 D.哈尔滨： 哈尔滨工业大学， 2006. 5 TaniK, ShiraiM.A jumpingmachine using the energy stored in springsJ.International Symposium on Theory of M achines and M echanism sm,1992, (1)： 265-270. 6 陈勇 .仿生机器人三维动态仿 真系统 D.吉林：吉林大学， 2005. 7 刘剑 . 连续弹跳式机器人的动力学分析及其控制的研
6、究 D. 哈尔滨： 哈尔滨工业大学， 2007. 8 郁万春 . 仿蝗虫机器人弹跳机理及模型研究 D. 哈尔滨： 哈尔滨工业大学， 2007. 9 HC Wong,DE Orin.Dynamic Control of a Quadruped Standing Jump.in Proc.of IEEE International Conference on Robotics and Automation.vol.3,(Atlanta,GA), May 1993.pp.346-351 10 刘延柱 .跳跃运动的动力学解释 .上海力学 .1986 年第 2 期 11 刘延柱 ,周祥玉 .原地跳跃的动
7、力学问题 .上海交通大学学报 .第 21 卷第 3 期， 1987 12 刘延柱 .跳跃运动的定性理论 .力学学报 .第 26 卷，第 4 期， 1994 年 7 月 13 刘壮志 ,朱剑英 ,吴洪涛 ,席文明 .间歇性单足弹跳机器人落地冲击及稳定性 分析 .机械科学与技术 .第 23 卷，第 9 期， 2004 年 9 月 14 黄真 ,孔令富 ,方跃法 .并联机器人机构学理论及控制 .机械工业出版社， 五、 研究的整体方案与工作进度安排 （内容、步骤、时间） 2 首先通过查阅大量的学术文献资料，加入自己的理解与总结之后，完成外文翻译、文献终述以及开题报告这三个论文的前期准备工作。 然后在其
8、他人的分析和研究的基础上加以分析改进，从而完成 仿蝗虫跳跃机器人的运动学研究以及机构设计等工作并对其进行性能校核，最后进行整理和不断修改完善，完成论文的整体工作。 具体的工作进度时间安排如下： 12 月 20 号完成外文翻译 12 月 31 号完成文献综述 1 月 15 号完成开题报告 1 月 25 号完成全部前期工作 2 月份完成对仿壁虎机器人运动力学分析和研 究 3 月份完成仿壁虎机器人的机构设计并进行校核 4 月初完成论文初稿，然后不断修改和完善 六、研究的预期目标及主要特点及创新点 本研究课题的主要特点： 1.在原有的仿蝗虫跳跃机器人的基础上，提出了一种新型的仿蝗虫跳跃机器人理论模型并对其进行运动学分析以及机构设计。 2.在理论分析的基础上，设计了基于电机驱动原理的样机，并对其进行性能校核。 预期目标：通过对仿蝗虫跳跃机器人的运动学研究设计机器人，并用图纸表达出设计的结构，并对结构的性能进行校核。 本课题研究的创新点：通过结合和改进前人对跳跃机器人以及仿生机器人 的研究，提出一种新型的仿蝗虫跳跃机器人理论模型并对其进行性能校核。
