机械工程学报

作者：许毅, 张雨来, 斯云昊, 李昌, 黄强, 石青

单位：1. 北京理工大学机电学院 北京 100081;2. 重庆长安汽车股份有限公司 重庆 401133

关键词：仿蝗虫机器人,仿生跳跃足,能量转换机制,运动稳定性；

基金：国家自然科学基金项目(U2013208)。

以跳跃类昆虫为仿生对象,研制出一种微小型仿蝗虫机器人,可实现微小尺度下无翻转跳跃运动。通过分析蝗虫后胸跳跃足的骨骼肌肉模型,设计了基于斯蒂芬森六杆机构的仿生跳跃足结构;根据运动学优化六杆参数,解决了跳跃足末端轨迹的非线性和能量储存受限的问题;利用蝗虫蓄力时海特勒肿块与肌腱锁死实现能量锁存的工作机制,设计了基于棘轮-棘爪机构的锁能与释放装置,实现了机器人蓄力时能量的持续累积锁定,及起跳时的能量瞬时释放;利用动力学分析解算出机器人起跳阶段冲量矩和速度波动角的变化,从理论上验证了本机器人可实现无翻转跳跃的运动特性。最后,通过物理样机实验验证,表明设定胫节与地面夹角75°时,可实现机器人的无翻转、高爆发跳跃,即保持与起跳时一致的空中姿态且跳跃最大高度可达5倍体高。

来源：2023年第9期

《机械工程学报》期刊编辑部

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