一種翻滾式機器人的機構(gòu)設(shè)計及控制方法研究.pdf

1、小型移動機器人有著廣泛的應(yīng)用，諸如災(zāi)后搜救、星球探索、軍事偵察以及環(huán)境探測等。傳統(tǒng)的小型移動機器入主要包括輪式或履帶式機器人、爬行或步行的腿式機器人、彈跳機器人等。這些機器人在未知環(huán)境中探索時，往往會因崎嶇、復(fù)雜的地形以及不可通過的障礙物而易于發(fā)生傾覆，從而無法行進，這極大程度地限制了機器人的運動能力和環(huán)境適應(yīng)能力。翻滾運動是一種新穎、有效、尚未被完全挖掘的運動形式。翻滾機器人充分利用身體與地面的接觸，不存在傾覆的危險，具有良好的地形適

2、應(yīng)能力。
　　本文設(shè)計了一種翻滾機器人樣機Tumbot，它以翻滾運動為主，彈跳運動為輔，其本體為不規(guī)則四邊形，長12.5cm，寬6cm，高4cm，重約275g。側(cè)面有兩個11cm長的翻轉(zhuǎn)臂，用于實現(xiàn)翻滾運動。該機器人主要由彈跳機構(gòu)、翻滾機構(gòu)和機體組成。彈跳機構(gòu)主要由彈跳驅(qū)動釋放機構(gòu)和改進的六桿式彈簧儲能機構(gòu)組成。改進的六桿式彈簧儲能機構(gòu)采用拉簧和扭簧復(fù)合儲能的方式，可同時加載四根扭簧和兩根拉簧。彈跳驅(qū)動釋放機構(gòu)采用缺齒輪實現(xiàn)瞬間釋

3、放儲存的彈性勢能。翻滾機構(gòu)對稱分布于機身兩側(cè);機體是機器人的骨架，用于加載彈跳機構(gòu)和翻滾機構(gòu)。機器人上下結(jié)構(gòu)對稱，不會發(fā)生傾覆。翻滾機器人以Atmega128為主控芯片，JN5139模塊為無線通信模塊，基于JenNet協(xié)議實現(xiàn)與網(wǎng)關(guān)的無線通信與數(shù)據(jù)傳輸，從而實現(xiàn)了對翻滾機器人的遠程控制。
　　最后對翻滾機器人樣機Tumbot的基本性能進行了實驗研究。該機器人最大彈跳高度為53cm，約為自身高度的13倍，可以翻越高度為3.5cm的臺