仿蝗蟲(chóng)彈跳機(jī)器人的設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)性能分析彈跳運(yùn)動(dòng)因其著地點(diǎn)的非連續(xù)性、高動(dòng)態(tài)性以及強(qiáng)大的越障性能使得彈跳機(jī)器人擁有極強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)能力,非常適用于軍事行動(dòng)、考古研究、星際探索和災(zāi)后搜救等地勢(shì)復(fù)雜的領(lǐng)域。本文以蝗蟲(chóng)為仿生原型,建立仿蝗蟲(chóng)彈跳機(jī)器人的結(jié)構(gòu)模型,并對(duì)其動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了研究,為實(shí)現(xiàn)高性能的仿蝗蟲(chóng)彈跳機(jī)器人奠定基礎(chǔ)。(1)基于對(duì)蝗蟲(chóng)的生理結(jié)構(gòu)及其彈跳腿的組成,通過(guò)對(duì)比分析幾種不同驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)確定了仿蝗蟲(chóng)機(jī)器人的彈跳機(jī)構(gòu)動(dòng)力源結(jié)構(gòu),并分別建立了兩代仿蝗蟲(chóng)彈跳機(jī)器人的結(jié)構(gòu)模型,通過(guò)分析和比較確定了最終研究的機(jī)器人結(jié)構(gòu)方案。(2)依據(jù)實(shí)際情況中蝗蟲(chóng)的運(yùn)動(dòng)特性,對(duì)仿蝗蟲(chóng)彈跳機(jī)器人實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了分析。運(yùn)用D-H方法進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析得到機(jī)器人相關(guān)運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù),同時(shí)采用拉格朗日法對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析,得到關(guān)節(jié)力矩關(guān)系,并給出仿蝗蟲(chóng)彈跳機(jī)器人的起跳判斷依據(jù)。(3)基于ADAMS虛擬樣機(jī)仿真軟件建立機(jī)器人的樣機(jī)仿真模型,分別對(duì)機(jī)器人的行走過(guò)程和彈跳過(guò)程進(jìn)行了仿真,驗(yàn)證了仿蝗蟲(chóng)彈跳機(jī)器人機(jī)體結(jié)構(gòu)的可靠性。同時(shí)分析了不同摩擦系數(shù)對(duì)機(jī)器人行走及彈跳運(yùn)動(dòng)的影響,并為仿蝗蟲(chóng)彈跳機(jī)器人物理樣機(jī)的制作和材料的選擇提供了理論基礎(chǔ)。(4)以彈跳腿的蓄能彈簧變形量最大為優(yōu)化目標(biāo),運(yùn)用信賴(lài)域優(yōu)化算法對(duì)彈跳腿的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),從而得到更合理的結(jié)構(gòu)尺寸以及更優(yōu)越的彈跳性能。同時(shí)將其在彈跳階段的運(yùn)動(dòng)性能與優(yōu)化前對(duì)比分析,驗(yàn)證優(yōu)化的合理性。本課題通過(guò)對(duì)仿蝗蟲(chóng)彈跳機(jī)器人的機(jī)構(gòu)模型、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型、運(yùn)動(dòng)仿真及其結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化的研究,得到合理的機(jī)器人機(jī)械結(jié)