仿蝗蟲四桿式跳躍機器人設(shè)計【開題報告】

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1、畢業(yè)論文開題報告機械設(shè)計制造及其自動化仿蝗蟲四桿式跳躍機器人設(shè)計一、選題的背景和意義機器人的運動靈活性問題正日益收到關(guān)注，面對惡劣的環(huán)境、復(fù)雜的地形和危險地帶時，要求機器人具有很強的自主能力及生存能力。目前對自助式移動機器人的研究主要以輪式或履帶式的機器人和仿生的爬行或步行方式的機器人為主。而輪式或履帶式機器人只能在相對平坦的地勢下工作，一旦遇到凹凸不平的地形其運動將收到很大的限制，步行或爬行機器人自由度多，控制復(fù)雜，運動緩慢，遇到障礙物時同樣無能為力。機器人在實際應(yīng)用時，很多時候要求具備彈跳裝置以便躍過障礙物或溝渠，而多輪驅(qū)動以及爬行機器人無法滿足這種要求，因此迫切需要研制一個具

2、有穿越建筑物樓梯，碎石甚至森林和沙漠的彈跳式微型機器人，從而大大提高機器人的活動極限，而且彈跳運動的突然性與爆發(fā)性有助于機器人躲避危險，并且由于各星球間重力加速度的差別，使彈跳式機器人在星際探險中也能發(fā)揮重大作用，另外在考古探測，反恐活動中也能更好地發(fā)揮作用。跳躍機器人與輪式或步行機器人相比，具有運動范圍大、越障能力強和躲避危險快等特點。仿生跳躍機器人涉及仿生學(xué)、機械學(xué)和控制學(xué)等多學(xué)科交叉，具有許多目前科技發(fā)展水平難以逾越的技術(shù)難點，研制難度大。研究表明，1.5～2ｇ的蝗蟲（Schistocercagregaria）用9～11ｍＪ的能量在30ｍｓ內(nèi)能使其自身加速到3.2m/s，其最

3、佳跳躍過程的加速度為重力加速度的19倍，而用于驅(qū)動肌肉組織的質(zhì)量僅為軀體總質(zhì)量的4%~5%?；认x在跳躍運動中所表現(xiàn)出的驅(qū)動能量效率是巨大的。因此,研究蝗蟲跳躍過程，并將研究成果用于仿蝗蟲機器人的研制，對于促進仿生跳躍機器人技術(shù)的成熟和發(fā)展有著重要意義。二、研究目標(biāo)與主要內(nèi)容研究目標(biāo)：根據(jù)仿生跳躍機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計，培養(yǎng)獨立進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和總體規(guī)劃的能力，學(xué)習(xí)、掌握二維和三維制圖軟件和機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計的流程和注意事項。主要內(nèi)容：2第一章緒論1.1設(shè)計背景和設(shè)計的意義1.2國內(nèi)外跳躍式機器人的研究成1.3彈跳機構(gòu)的分類1.4跳躍機器人研究面臨的問題1.5跳躍機器人的發(fā)展趨勢第二章跳躍機器人的

4、模型建模和仿真實驗2.1機構(gòu)模型的建立2.2起跳機理及跳躍性能2.3動態(tài)仿真分析2.4虛擬樣機仿真第三章仿蝗蟲機器人起跳過程中的力學(xué)分析3.1仿蝗蟲機器人機構(gòu)桿件模型的建立3.2仿蝗蟲機器人運動學(xué)研究3.3起跳階段運動模型的建立3.4運動學(xué)正解的計算分析第四章總結(jié)三、擬采取的研究方法、研究手段及技術(shù)路線、實驗方案等通過查閱和參考大量相關(guān)的資料，對其中的各類設(shè)計方案進行分析和研究。運用學(xué)到的機械設(shè)計和相關(guān)制圖軟件和力學(xué)知識等基礎(chǔ)學(xué)科知識，針對蝗蟲的跳躍悅動機理設(shè)計跳躍機器人，并用圖紙表達出設(shè)計的結(jié)構(gòu)，并對結(jié)構(gòu)的性能進行校核。四、參考文獻[1]吉愛紅，戴振東，周來水編著，仿生機器人的研

5、究進展，機器人，2005年5月[2]陳勇，陳東輝，佟金，陳秉聰編著，仿蝗蟲機器人運動形態(tài)的三維動態(tài)仿真，農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2007年9月[3]劉壯志，席文明，朱劍英，吳洪濤編著，彈跳式機器人研究，機器人，2003年11月[4]許宏巖，付宜利，王樹國，劉建國編著，仿生機器人的研究，機器人，2004年5月[5]李向陽，葛文杰，楊方編著，考慮腳部柔性的仿袋鼠跳躍機器人運動特性研究，機器人，2006年6月2[6]楊煜普，耿濤，郭毓編著，一種新型翻轉(zhuǎn)跳躍運動機器人的運動結(jié)構(gòu)與軌跡規(guī)劃，上海交通大學(xué)學(xué)報，2003年7月[7]葛文杰，沈允文，楊方編著，仿袋鼠柔性跳躍機器人的驅(qū)動力特性研究，西北工業(yè)大

6、學(xué)，2005年7月[8]葛文杰，沈允文，楊方編著，仿袋鼠機器人跳躍運動步態(tài)的運動學(xué)，機械工程學(xué)報，2006年5月[9]KoditschekDE,BuhlerM.Analysisofasimplifiedhoppingrobot[J].InternationalJournalofRoboticsReseach,1991,10(6):587-605.[10]VakakisAF,BurdickJW,CaugheyTK.An“interesting”strangeattactorinthedynamicsofahoppingrobot[J].TheInternationlJournalof

7、RoboticsResearch,1991,10(10):606-618.五、研究的整體方案與工作進度安排（內(nèi)容、步驟、時間）首先查閱各類中外文資料，通過大量的閱讀，并且加入自己的理解和研究，完成外文翻譯、文獻綜述和開題報告這些論文的前期工作。然后在其他人的分析和研制的基礎(chǔ)上，再加以改進和研究。進度安排：2010.12.1~12.30：明確課題任務(wù)，閱讀相關(guān)文獻，完成外文翻譯，文獻綜述。2011.1.1~1.20：熟悉資料，撰寫楷體報告、擬定設(shè)計方案。2011.1.2