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仿袋鼠跳跃机构伪刚体模型的动力学分析

机械科学与技术 2005年第8期24卷 978-980页

作者：黄则兵葛文杰马利娥西北工业大学机电学院西安710072

为解决袋鼠大长脚的柔性和肌肉的储能作用,根据袋鼠的跳跃特点,提出了仿袋鼠跳跃机构伪刚体动力学模型。建立了机构在跳跃过程中的运动学和动力学方程,讨论了袋鼠起跳时解除地面约束的条件和柔性机构的引入对各关节输入的影响。通过实... 详细信息

为解决袋鼠大长脚的柔性和肌肉的储能作用,根据袋鼠的跳跃特点,提出了仿袋鼠跳跃机构伪刚体动力学模型。建立了机构在跳跃过程中的运动学和动力学方程,讨论了袋鼠起跳时解除地面约束的条件和柔性机构的引入对各关节输入的影响。通过实例给出了跳跃过程模型底部受力的变化规律及其相应解释,用Matlab进行了仿真验证,证明柔性机构的引入有效地降低了关节最大输入扭矩,很好地模拟了袋鼠长脚的柔性和肌肉的储能作用。

关键词：仿生跳跃机构伪刚体模型动力学

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高性能变传动比的异形齿轮跳跃机构研究

机电工程 2021年第9期38卷 1167-1173页

作者：刘磊张岩包头钢铁职业技术学院机械工程系内蒙古包头014010 河北科技大学机械工程学院河北石家庄050018

跳跃机器人需要根据其任务和运动来选择合适的齿轮传动比,从而实现电机功率的最大化,针对这一问题,提出了一种具有高速、大扭矩特性的异形齿轮跳跃机构。首先,提出了一种基于仿真的最佳齿轮传动比设计方法,使电机功率最大化;其次,根据... 详细信息

跳跃机器人需要根据其任务和运动来选择合适的齿轮传动比,从而实现电机功率的最大化,针对这一问题,提出了一种具有高速、大扭矩特性的异形齿轮跳跃机构。首先,提出了一种基于仿真的最佳齿轮传动比设计方法,使电机功率最大化;其次,根据得到的齿轮传动比,通过正向动力学进行了齿轮的节圆半径计算;然后,在考虑轮齿压力角约束的情况下完成了最终异形齿轮的齿形设计;最后,研究了跳跃高度随机器人参数和初始姿态扰动的变化,并以跳跃机构为原型,在考虑了机构物理参数扰动的情况下进行了实验测试,验证了所提设计方法的有效性。研究结果表明:该机构使用异形齿轮时的跳跃高度是0.135 m,使用圆形齿轮的跳跃高度是0.072 m;采用异形齿轮,通过运动改变齿轮传动比,可将跳跃高度提高64.6%,为提高跳跃机器人的工作性能提供较好的解决方案。

关键词：跳跃机构异形齿轮电机功率最大化变传动比正向动力学

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蝗虫起跳运动分析及其仿生跳跃机构研究

蝗虫起跳运动分析及其仿生跳跃机构研究

作者：甄永乾浙江大学

学位级别：硕士

本论文研究工作依托国家自然科学基金项目“基于蝗虫杠杆-弹射跳跃机理的仿生微跳跃机构研究”(项目编号：50975251),开展了蝗虫跳跃机理及其仿生跳跃机构研究。首先,通过高速摄像实验对蝗虫的起跳阶段进行图像采集与分析,获取蝗虫在起... 详细信息

本论文研究工作依托国家自然科学基金项目“基于蝗虫杠杆-弹射跳跃机理的仿生微跳跃机构研究”(项目编号：50975251),开展了蝗虫跳跃机理及其仿生跳跃机构研究。首先,通过高速摄像实验对蝗虫的起跳阶段进行图像采集与分析,获取蝗虫在起跳阶段跳跃足运动参数;其次,建立蝗虫起跳阶段平面刚体模型,基于蝗虫跳跃实验的跳跃足运动参数进行运动分析,得到了蝗虫在起跳阶段的运动特征,并阐述了该运动特征所具有的优势;再次,参考生物学实验和蝗虫运动特征,提出了仿生跳跃足的设计方法,在此基础上设计加工制作了仿蝗虫跳跃机构,并对其进行动力学分析和起跳阶段实验测试,验证了其起跳阶段与蝗虫的运动仿生相似性;随后,对该跳跃机构的跳跃性能进行测试,分析影响其跳跃的因素,并进行优化改进,改进后的仿生跳跃机构提高了能量利用率和跳跃高度。第一章,主要阐述论文研究的背景与意义,介绍生物跳跃运动以及国内外跳跃机器人的研究现状,提出论文的主要研究内容和论文框架。第二章,开展了蝗虫跳跃机理的研究。以中华稻蝗为研究对象,采用高速摄像技术对蝗虫起跳阶段进行图像采集,并对采集到的图像进行处理,得到该阶段蝗虫跳跃足关节转角的变化曲线,在此基础上将蝗虫简化为平面连杆模型进行运动学分析得到蝗虫质心与跳跃足关节转角之间的数学关系,将提取出的跳跃足关节转角导入数学关系式得到蝗虫在跳跃加速阶段的质心运动学曲线,为仿生跳跃机构的设计提供了依据。第三章,针对蝗虫跳跃足的特点以及蝗虫在起跳阶段的运动学特性,提出仿生跳跃机构跳跃足的设计方案,并对其结构进行优化,在此基础上设计出仿蝗虫跳跃机构。第四章,针对仿生跳跃机构,对其进行动力学建模,并用MATLAB对动力学方程进行求解,得到仿生跳跃机构在跳跃加速阶段的运动特性曲线。并对该仿生跳跃机构起跳阶段进行实验测试,动力学分析和跳跃样机的实验测试表明该机构具有与蝗虫跳跃运动相似的运动曲线。第五章,对跳跃机构的跳跃运动全周期过程进行图像采集,分析其跳跃性能和存在的缺陷,为了使跳跃机构获得更好的质量分布和机构的轻型化,对跳跃机构进行改进,实验测试表明,改进后跳跃机构具有更好的能量利用率和更高的跳跃高度。第六章,总结了论文的主要研究工作,并展望了未来的研究工作。

关键词：蝗虫跳跃机理仿生跳跃机构

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跳跃机构与低渗杂半导体杂质电导

物理学报 1963年第12期 791-806页

作者：霍裕平

在渗杂度很低时,由于少数杂质电离后引起场的起伏,电子在杂质上主要处于局域状态,电声子作用使电子能够在不同杂质上跳跃,但由于电子坐标算符与电声子作用交换,在电场中电子的运动实际上是一种击穿效应,而由声子束补偿能量。针对低补偿... 详细信息

在渗杂度很低时,由于少数杂质电离后引起场的起伏,电子在杂质上主要处于局域状态,电声子作用使电子能够在不同杂质上跳跃,但由于电子坐标算符与电声子作用交换,在电场中电子的运动实际上是一种击穿效应,而由声子束补偿能量。针对低补偿情况,略去复杂能带结构,我们由刘维方程出发,把密度矩阵对电场,然后对电声子作用展开,得到电流表达式及密度矩阵对角元所满足的玻茲曼型方程.只取到重迭积分二次项,我们得到了Miller等的网络方程,可以简单地求出平均阻抗,在低温极限下,得到βε3=βe2/εrd-1.93（βEA）3/4 。借助网络模型,我们分析了密度矩阵各部分的贡献,特别是与通常输运过程的差别。最后利用Anderson的结果,若K<10（-2）,在对电导起主要作用的链上,在Ge,Si中浓度要在1014及1016cm-3以下才能形成局域态,我们认为,考虑了电子间库仑作用后,载流子非局域并不与目前实验矛盾。

关键词：杂质带导体导电体跳跃机构准粒子声子局域态波动力学波函数电子状态轻子电子算符低渗

可跳跃移动机器人机构设计与跳跃过程控制研究综述

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机械工程学报 2024年

作者：宋荆洲宫兴龙段嘉辰张腾飞北京邮电大学现代邮政学院(自动化学院)

近年来，结合传统轮式、腿式运动与跳跃运动的移动机器人受到了研究学者的广泛关注，它们在非结构地形中的优势使其在应急救援、野外巡查、地下勘探等方面有着广阔的应用前景。对目前出现的轮式跳跃机器人、轮腿跳跃机器人、球形跳跃机... 详细信息

近年来，结合传统轮式、腿式运动与跳跃运动的移动机器人受到了研究学者的广泛关注，它们在非结构地形中的优势使其在应急救援、野外巡查、地下勘探等方面有着广阔的应用前景。对目前出现的轮式跳跃机器人、轮腿跳跃机器人、球形跳跃机器人等新型移动机器人的研究现状进行了较为详细地介绍，从其机构设计与跳跃控制等方面进行了比较分析。在机构设计部分，分析了近年来轮式、轮腿式、球形跳跃机器人的跳跃机构设计特点，对其结构设计特点进行了对比总结；在跳跃控制方法部分，回顾了可跳跃移动机器人的空中姿态控制方法及落地缓冲控制方法。最后从可跳跃移动机器人的结构、储能、智能控制等方面，对其未来的发展方向与技术趋势进行了讨论和展望。

关键词：移动机器人跳跃控制跳跃机构

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可跳跃式移动机器人机构设计及实现

机器人 2007年第1期29卷 51-55页

作者：李保江胡玉生南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

构建了一个具有跳跃能力的移动式机器人.机器人在较平坦地形下采用轮式移动方式前行;遇到障碍物或沟渠时,可以进行跳跃,从而扩大运动范围.介绍了机器人机械系统的总体结构,给出了机器人的本体结构及起跳姿态,并分析了机器人的运动过程.... 详细信息

构建了一个具有跳跃能力的移动式机器人.机器人在较平坦地形下采用轮式移动方式前行;遇到障碍物或沟渠时,可以进行跳跃,从而扩大运动范围.介绍了机器人机械系统的总体结构,给出了机器人的本体结构及起跳姿态,并分析了机器人的运动过程.然后,详细分析了机器人的跳跃机构、跳跃参数调节机构、倾覆翻转机构等关键机构的工作原理,给出了机构设计方案.最后,根据总体设计要求选定了机器人的一些关键参数.

关键词：移动机器人机构设计跳跃机构

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仿青蛙跳跃机器人的机构设计与运动学分析

机械 2009年第S1期36卷 119-120页

作者：李涛杨明珠辽宁机电职业技术学院辽宁丹东118002

当前弹跳机器人有着很广泛的应用前景。首先在大量查阅和分析国内外弹跳机器人研究文献资料的基础上,综述了当前弹跳机器人的基本理论和研究现状;采用弹簧和连杆机构设计机器人的机构;在此基础上,对其运动进行了分析。

关键词：弹跳机器人机构设计跳跃机构

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蝗虫起跳运动分析及仿生机构研究

振动与冲击 2014年第2期33卷 7-13页

作者：倪虹甄永乾汪延成梅德庆陈子辰浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027 杭州师范大学钱江学院信息与机电工程分院杭州310036

提出、研制仿蝗虫跳跃机构。通过高速摄像实验研究蝗虫起跳阶段运动学及力学特性结果表明,起跳阶段,蝗虫跳跃足受地面作用力相对时间呈非线性平缓变化,该力学特性有利于避免跳跃足受瞬时冲击力过大。在此基础上提出仿蝗虫跳跃机构设计方... 详细信息

提出、研制仿蝗虫跳跃机构。通过高速摄像实验研究蝗虫起跳阶段运动学及力学特性结果表明,起跳阶段,蝗虫跳跃足受地面作用力相对时间呈非线性平缓变化,该力学特性有利于避免跳跃足受瞬时冲击力过大。在此基础上提出仿蝗虫跳跃机构设计方案,用六连杆机构作为跳跃腿部构件,用螺旋弹簧储能,将弹簧拉伸产生的线性力转化为跳跃足非线性驱动力,有效仿生蝗虫起跳阶段的力学特性。用研制的仿蝗虫跳跃机构原理样机进行实验。结果表明,该样机可有效仿生蝗虫起跳阶段的力学特性,与蝗虫在起跳阶段运动相似,其跳跃高度相当于自身高度的129%。研究成果可为跳跃机器人的研制提供新思路。

关键词：跳跃机构仿生蝗虫非线性

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仿袋鼠机器人跳跃运动步态的运动学

机械工程学报 2006年第5期42卷 22-26页

作者：葛文杰沈允文杨方西北工业大学机电学院西安710072

提出了仿袋鼠跳跃机器人机构模型及运动学研究的方法。基于对袋鼠的运动结构及录像资料的研究,提出了仿袋鼠机器人单腿四杆跳跃机构的分析模型,采用D-H法,建立了机器人着地与腾空两个阶段的运动学方程, 进行了正运动学研究,给出了机器... 详细信息

提出了仿袋鼠跳跃机器人机构模型及运动学研究的方法。基于对袋鼠的运动结构及录像资料的研究,提出了仿袋鼠机器人单腿四杆跳跃机构的分析模型,采用D-H法,建立了机器人着地与腾空两个阶段的运动学方程, 进行了正运动学研究,给出了机器人在跳跃过程中的运动位姿及躯干质心的运动轨迹表达式,并利用雅可比矩阵建立了机器人躯干质心与关节之间的微分运动关系及速度分析方法。采用Matlab编程,结合实例对机器人进行了运动仿真运算,对结果进行了分析讨论,解释了袋鼠跳跃运动跃远度大而耗能低和运动稳健的运动机理。研究结果与录像观察和生物学实测研究结果相吻合,从而证明了这一仿生跳跃机构模型的可行性和仿生机构运动研究方法的有效性。

关键词：仿袋鼠机器人跳跃机构正运动学步态分析