包含新型机构的仿水黾机器人设计及实现new

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1、第29卷第1期机电工程Vol．29No．12012年1月JournalofMechanical＆ElectricalEngineeringJan．2012包含新型机构的仿水黾机器人设计及实现1222*孙天夫，李哲，罗婧，梁延德(1.大连理工大学建设工程学部，辽宁大连116024;2.大连理工大学机械工程学院，辽宁大连116024)摘要:针对模拟水黾优异的水面驱动方式，基于仿生学原理，研究并适当改进水黾水面行走原理，提出了一种新型水面行走机构。通过运用一种具有超越离合、相位记忆和单向传动功能的新型内棘轮式齿轮机构作为传动控制机构制造了一种水上行走机器人样机，进行了机器人的

2、控制系统软、硬件自主开发。并且在实验室条件下对样机进行了性能测试。实验结果表明，所设计的仿水黾机器人可以很好地实现前进、转弯等运动;此外小的转弯半径是该机器人最突出的优点，从而能够在更窄的航道内灵活地运动。关键词:仿生;机器人;水黾;超越离合;内棘轮中图分类号:TH122;TH112;TP242．3;TP242文献标志码:A文章编号:1001－4551(2012)01－0038－04Designandmanufacturingofwaterstriderrobotbasedonnoveldrivingmechanism1222SUNTian-fu，LIZhe，LUOJi

3、ng，LIANGYan-de(1.FacultyofInfrastructureEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian116024，China;2.SchoolofMechanicalEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian116024，China)Abstract:Aimingatmimickingwaterstrider’sexcellentperformanceonwater，anovelbionicrobotbasedontheprinciplethat

4、waterstridercouldwalkonwatersurfacewasintroduced.Anoveltypeofgearwhichcombinedwithaninnerratchetmechanismwithasignalpawlwasap-pliedtotherobotasthetransmissiondrivingmechanism.Thegearnotonlycouldworkasanoverrunningclutch，butalsohadtheabilityofkeepingthetransmissionshaft’sphaseposition.The

5、hardwareandsoftwareoftherobot’scontrolsystemweredeveloped.Teststomeasureperformancewereexecutedinlaboratorycondition.Theexperimentalresultindicatesthatthewaterstriderrobotisquitecontrollablewhilead-vancingorturningaroundonwatersurface.Moreover，themostmarkedcharacteristicoftherobotisitsve

6、rysmallturningradius，whichper-mitsamoreflexiblemovementinanarrowerchannel.Keywords:bionic;robot;waterstrider;overrunningclutch;innerratchet高，机动性好等。因此，各国很多学者都对水黾的飘浮0引言机理和运动方式进行了深入的研究，利用高精度显微［2-3］镜观察了水黾腿部的细微结构、水黾水面运动规律［4］的研究、水黾腿部疏水性的研究等。但是上述研究根据仿生学设计出一种更为优越的水上驱动方式都还只是处于探索性的实验阶段，仍有很多问题有待已经成

7、为一个重要的研究方向。其中水黾在水面运动解决。中的完美表现，吸引了多方的注意。水黾是一种生活机器人学者则希望造出具有水黾优点的仿生机器在池塘和湿地中常见的小型水生昆虫，可以在水面快人。美国卡内基梅隆大学的斯汀教授通过压电制动器速划行甚至跳跃。水黾的运动方式有诸多优点，例如:［5］实现水黾机器人的运动;美国麻省理工学院的数学［1］结构平稳性好，不易翻覆，水的阻力小，推进效率家约翰教授研究依靠弹性变形驱动前进的水黾机器收稿日期:2011－08－01作者简介:孙天夫(1985－)，男，辽宁沈阳人，主要从事机器人设计、结构数值模拟方面的研究.E-