小型弹跳机器人的研究

研 制 了蛙形 弹跳 机 ，用于 解 决星 际复 杂环 境 中漫游
的爬 行 或步 行方 式 。前者对 于 凹 凸不平 的 地势 其 运 动 受到 很大 限制 ；后者 自由度 多控 制复 杂 。此外他 们存 在 一个 共 同弱点 ：对 于较 自身 尺寸 大 的障 碍 物 或 沟渠 时变得 无 能为 力 。随 着在 诸 如灾 后搜 救 、矿
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维普资讯
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甸 似
小型弹 跳机器人 的研 究
赵 杰 ，韩庆 虎 ，刘 刚峰
（ 哈尔 滨工业大 学机器人研究所 ，哈尔滨 １ ０ ０ ） ５ ０ １
摘
要： 弹跳机器人可 以跃过数倍于 自身尺寸的障碍物或沟渠 ，与原有 的运动方式结合可 以大大提 高 机器人的活动范围和对地形 的适应 合了轮式移动和弹跳运动的优点 ， 对运动复合的有益尝试 。 时对该机 器人 的运动能力做了 是 同 仿真分析。结果表明该机器人 具有极 强的运动和生存能 力。
还存 在危 险性 ，这就 要 求机 器人 具 有更 强 的运动 能 力及 生存 能力 。弹跳 机 器人 可 以越过 数 倍甚 至数 十 倍 于 自身 尺寸 的障碍 物， 与原 有的运动 方式 结合可 以 大大提 高机器 人的活动 范 围， 弹跳 运动 的突然性 与 且 爆 发性 有利 于 机器人 躲 避危 险 。由于 弹跳 机 器人 独
０ 引言
移 动机 器人 是机 器人 学 中的一 个重 要分 支 ，目 前 的移动 机器 人运 动方 式主 要有 轮履 式和 基 于仿 生
特 优点 ，国外 很 多研 究机 构 已经 开始 从事 微小 弹跳 机 构 的研 究， 且 陆续 研 制 出一些 原型 机 。 并 例如 美 国 国家航 空宇航 局（ Ａ） 利福 尼亚 技 术学院联合 ＮＡＳ 与加
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弹跳组件工作原理如下弹跳电机通过减速器带动传动轴转动弹跳电机正转时传动轴正转左侧单向轴承工作带动该侧缺齿齿轮正转从而通过齿轮啮合使该侧卷筒旋转收缩杆机构储存能量而右侧缺齿齿轮在右侧棘轮棘爪作用下保持静止弹跳电机反转时传动轴反转右侧单向轴承工作带动该侧缺齿齿轮反转从第卷第期而通过齿轮啮合使该侧卷筒旋转收缩杆机构储存能量而左侧缺由齿轮在左侧棘轮棘爪作用下保持静止当任何一侧啮合齿轮转到缺齿位置时该侧卷简处于自由状态杆弹跳机构被释放与地面作用实现弹跳
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收穗 日期 ：２ ０ —４ １ ０ ７０ ．０
ｌＯ ｌｍｍ。它可 以跳 跃 和滚动 ，并通 过无 线 电和其 他 机器 人联 系。跳跃 由包装 在机 器人 壳体 上 的弹 簧片 及其拉 紧 一 放 机构 完成 。 释 两个 独立 的轮 子帮 助机 器 人 滚到一 定 的位置 。机 器 人具 有一 种 或几种 传 感器 和Ｃ ＭＯＳ摄 像机 用 于收 集现 场各 种 相关信 息 。 受此 启发 ，本 文研 制 了一种 小 型弹 跳机 器人 可
Ａｂ ｔ ｃ：Ｈｏ ｐｎ ｂ ｔ ａ ｍｐ ｄｏ ｅ ｅｂ ｒｅ ｅ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｗｎｓ ｅ Ｔ ｅｃ ｍｂ ａｉｎ ｓｒ ｔ ａ ｐ ｉ ｒ ｏ ｎｊ ｅ ｖ ｒｈ ａｒ ｒ ｖ ｍｌｉ ｓｔ ｎｉ ｉ ． ｈ ｏ ｉ ｔ ｇｏ ｃ ｕ ｔ ｉ ｓ ｔ ｈ ｔｏ ｚ ｎ ｏ
车活动 范 围有 限问题， 圣地亚 国家 实验室为军 方设计
用 于侦 察 、 扫雷 的弹 跳机 器人 。 外 明尼苏 达 大学 、 此
麻省理 工学院也 分别试 制 出具有 弹跳功能 的机器人 。 明尼苏达 大学 研制 的机 器人 直径 ４ ０ｍｍ ，长 约
井探 测 、 军事 侦察 及 反恐 等 领域 的应 用， 器人 面临 机 的环 境变 得 越来 越 复杂 ， 在 各式 各样 的 障碍 ， 存 有时
关键词 ： 机器 人 ；弹跳 运动 ；轮式移动 ；控 制系统
中圈分类号： Ｐ２ Ｔ ４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ ０ － １ ４ ２ ０ ） ９ ０ ４ －０ ９ ０ （ ０ ７ ０ — ０ １ ３ ０ ３
Ｒｅ ｅ ｃｈ ｏ ｍ ａ ｌ ｏｐ ｎ ｏｂ ｔ ｓ ａｒ ｎ ｓ ｌ ｈ ｐｉ ｇ ｒ ｏ ｓ