具有弹跳功能的机器人单腿的设计-大学生科技活动项目资助申请书

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1、氺氺大学生科技活动项目资助申请书项0名称项目类别具有弹跳功能的机器人单腿的设计□科研攻关0基础研究申诮人林林所在单位郑州轻工业学院指导教师：林林职称教授填报时间2014.12.08校大学生科技活动领导小组办公室项目概况项目名称具奋弹跳功能的机器人单腿的没计预期成果形式论文论著口研究报告口新产品口鉴定成果口专利口申请经费（元）10000项鬥主要参加人员概况姓名性别ill生年月专业班级氺氺氺男*机械工程14级氺本氺男氺机械工程13级氺*氺*男*机械工程14级氺**男氺机械工程12级注：学生限报5人项目简介（300字）（简要说明申请项目的意义、研究内界及预期H标

2、）木项目研究的具柯弹跳功能的机器人单腿，在现有对具柯弹跳性能的单腿机器人研究的基础上，对典有弹跳功能的四足机器人各腿部结构等进行研究。通过在每条腿上设置弹跳储能结构单元，使机器人初步具备弹跳功能，以提高机器人的仿卞与跳跃性能，提高机器人的越障与适应环境的能力。（一）申请项H的依裾和意义（国内外相关领域的研究现状及发展趋势，开展此项研究的必要性）：1、选题意义門前，机器人己经在很多方而获得成功应用。特别是机器人能够代替人类在一些非结构性环境中作业，在军事、星球表側探测、核工业等方衙冇着非常广阔的应川前景。多足步行机器人在非结构环境下工作，要求具有复杂操作功能

3、及高机动性。而限于机器人研究水平，现有的多足步行机器人通常是作为一种单纯的移动平台，很难在非结构性环境中实现稳定精确的运动。我国非常重视高性能卩L

4、足仿生机器人的开发。国家863计划先进制造领域于2010年发布了“高性能四足仿生机器人”主题项目指南，吹响了“十二五”期间我国高性能四足机器人技术攻关的号角。与国际同行相比，我国高性能四足机器人的研究和开发还处于起步阶段。围绕我国开发高性能四足仿生机器人的总体h标，本项ri提出对具冇储能功能的变机体模块化四足仿生机器人构型进行研究，以丰富四足步行机器人的运动构型，提高步行机器人的运动性能。鬥前的多足仿生步行机器

5、人，艽机动性不好，对环境的适应性不够，越障能力较弱，运动步态的模式较有限。比较典型的，仿生步行机器人实现对沟壑、障碍的跳跃就比较困难。为提高仿生步行机器人的运动性能，国内外学者开展了具奋弹跳性能的仿生机器人研究。促对奋弹跳性能的仿牛机器人研究多从肀腿系统开始。本项S研究的具奋储能功能的变机体模块化四足仿生机器人，在现有对具有弹跳性能的单腿机器人研究的基础上，对具奋弹跳功能的四圮机器人各腿部结构等进行研究。通过在每条腿上没置弹跳储能结构单元,使机器人初步具备弹跳功能，以捉高机器人的仿生与跳跃性能，提高机器人的越障与适应环境的能力。2、国内外研究现状R前，很多

6、学者针对特定环境、特定任务的各类构型机器人的机构综合、运动学与动力学建模问题开展了许多富有成效的研究，解决了很多科学技术问题，推动了机器人技术的进步，具体包拈.•(1)单腿跳跃机器人麻省理丄学院Raibert等人研制了单腿跳跃机器人之后，GarthZeglin等人利用弹性弓形腿，通过拉仲绳索机构使4形腿弯IIIUT•驱动钢板弹簧变形存储能景，当4形腿弯llh到一定程度时会自动释放绳索，释放能虽的同时弓形腿弹回原來的形状，在地反弹力的作用下实现跳跃，但该机构具有一定的缺陷，即只能在二维平而内运动。2002年，闩本的Hvon教授没计了能够跳跃的单足机器人，模仿

7、狗的后腿，运川一个弹簧作为肌腱。通过弹簧提供推动力实现跳跃，并利川肌腱作为落地后的缓冲裝置。实验表明，该机构具有一定的跑步和跳跃性能。(1)国内跳跃机器人研究西北工业大学的葛文杰课题组近年来在跳跃机器人方而的研究取得丫一些进展。该课题组没计的跳跃机器人采用非对称式W•轮六杆机构作为跳跃腿，通过丝杠传动拉仲弹簧。该机器人总质量为620g,跳跃商度为30-45cm。随后该课题纟K对上述机器人进行改进，采川齿轮五杆机构作为跳跃腿部机构，并添加姿态调整装置，该机构跳跃高度为20cm。哈工人赵杰课题组的王猛等人在研究青蛙跳跃的基础上采川齿轮五杆机构作为机器人的跳跃腿

8、，前肢含冇一个被动自由度，采用伺服电机控制前肢的运动，使K•在起跳阶段可以进行姿态调整，并且落地时其有一定的缓冲功能。该机器人长25cm，宽18cm,高6cm,质朵约为2.2kg。该机器人跳跃高度约为34.5cm。3、发展趋势四足步行机器人作为足式机器人的重耍组成部分，近年来，各工业发达国家都将其作为具有战略意义的前沿技术，投入匣资支持开展研究丄作。美国BostonDynamics公司研究BigDog的成功，在世界上掀起了研究具冇实川性自悚移动机器人的新高潮。我国也非常重视高性能四足仿生机器人的开发。国家863计划先进制造领域于2010年发布了“高性能四足

9、仿生机器人”主题项n指南，吹响了“十二五”期间我国高性能四足机器人