仿生青蛙机器人设计说明书(机械设计大赛作品)

仿生青蛙机器人设计说明书(机械设计大赛作品)

作品内容简介
青蛙跳跃具有爆发性强、距离远的特点，能够轻松越过障碍，并且具有很好的环境适应性。其生物体结构和行为方式合理、灵活、高效。基于对青蛙生物特征和跳跃运动机理的分析，对于复杂的结构进行简化，提出了一种面向跳跃运动的机构模型，并进行仿生青蛙的设计。青蛙前肢简化为一个主动肩关节和一个被动肘关节，从而实现其着陆支撑缓冲和姿态调整的功能。后肢采用五杆机构作为腿部主体，并增加脚掌以保证其稳定性。后肢通过电机控制实现跳跃动作，具有较大的可行性，后肢五杆机构具有与青蛙跳跃时相识的力学规律，从而实现很好的跳跃功能。我们设计的仿生青蛙，运用了跳跃的运动方式，能够适应不同地表，实现跨越沟渠和障碍，活动范围广，躲避风险能力和生存能力强，拥有极强的移动能力，因此能够代替人们到达不可预测的环境中进行各种活动，完成任务。

1. 研究背景及意义
1.1国外研究水平
加拿大麦吉尔大学分析了柔性机器人的控制算法，模仿动物利用肌肉、腱等弹性储能元素来降低耗能，研制了具有柔性髋关节和腿的单腿跳跃机器人，跳跃速度可达1.25m/s,而驱动功率仅48W。
美国斯担福大学和俄亥俄州大学合作，通过研究各种动物奔跑的运动步态和动力学特性，以动物运动时耗能小，腿部弹性储能和低惯量为目标，研制出了一种机器人。
日本东京工业大学科学家通过分析猫在爬墙过程中，仿造其半身的结构，研制了一种机器猫，其跳跃动作不追求运动中整体达到的高度，而是像猫那样……