跳跃机器人是智能机器人发展的重要组成部分,具有机动性能强、移动速度快、越障能力强等优点。针对跳跃机器人所展开的研究在考古探索、星际探索、战场侦察等广泛领域有着重大参考意义。
本学期上海交通大学开展项目展挑战赛——跳跃机器人,应挑战赛的要求,我们小组设计了“弓如霹雳”弹跳机器人。
本项目参考了加州大学圣塔芭芭拉分校(UCSB)和迪士尼研究院研究设计的一款机器人的理念,不直接利用弹簧储能,而利用碳纤维储存能量,使其以更小的质量获得更大的能量储存,从而能跳得更高。同时,本项目以一部分性能为代价让机器人能搭载更多的传感器从而让其有更大的作用。
本项目主要是为了参加本学期开展的项目展挑战赛——跳跃机器人,项目挑战赛的场景设置为跳高,机器人在一定的要求下完成跳高动作不碰到跳高杆,以功能性、新颖性等为指标进行比拼,最后比较综合评价。本项目的第一目标是在挑战赛的规则下完成项目,完成设计初的理念,用碳纤维进行储能,以更小的质量获得更大的储能。同时,在机器人上搭载更多的传感器从而使机器人在跳跃时能获取更多信息。
本项目目前已基本完成设计初的想法,但是由于疫情原因,未能完成实物的制作。项目最后完成了基本机械结构的设计,其中主要是储能释能结构的设计,也完成了电控的设计,电路连线与代码撰写,同时制作了仿真跳跃动画。本项目在储能释能结构设计时利用了阻尼轴进行巧妙的设计,使得机器人能以很快的速度释放储存的能量,同时能实现自主复位(不需要人力复位,可连续跳跃)。
在校核与仿真的支持下,本项目可以判断已经基本可以满足挑战赛的要求,完成基本设想。根据机器人跳跃高度与机器人上、下部质量的函数可知,机器人在上部质量0.5kg,下部质量0.3kg时可以跳2.48m。