本项目是为了实现“跳跃机器人”的部分功能。

1.1  需求背景

对于独特的地形，比如石块多、坡度高、或者有高大障碍等的复杂地形，比如在震后的灾区、外星地表等，完全依靠轮子运动则很容易受阻，故在这些独特的地形内，只用轮子进行驱动的交通工具往往难以自由探索。

这时，具备跳跃功能的机器人便能适应以上所提的复杂的地形，它们可以更轻松地越过一些崎岖的路面，跨过一些高大的障碍，更好地探索需要探索的地形。尤其是在低重力的外星地表，跳跃也成为更加自然的运动方式。

因此，可以知道，跳跃功能的实现也是机器人研发的热门内容之一。

1.2  功能划分

跳跃模块：设计机器人的弹跳部分，使其能够跳过一定的高度。

运动模块：设计机器人的移动部分，使其能够实现基本的运动以实现连续跳跃的可能。

电控模块：设计机器人各部分的运动控制代码，使其能远程操作。

2.1  基础目标

利用Arduino单片机作为控制、通过控制六个弹簧的压缩蓄力和突然释放，把所蓄能量转换为机器人的动能，让跳跃机器人实现可控的跳跃，并且能够达到一定的跳跃高度。

2.2  额外目标

能够在不手动直接触及机器人的情况下实现连续跳跃，包括以下两方面：

a­）能够远程多个方面控制机器人，包括起跳前、后位置的调整，以及起跳指令的传达。

b）能够设计一个回正系统，让机器人能通过一些操作来应对跳跃后可能产生的侧翻、颠覆的情况，确保落地后的姿态正确，以便于下一次的跳跃。

3.1  建模成果

3.1.1 整体模型：

其中分为两个部分：运动部分与弹射部分

3.1.2 运动部分：  

将外形设计为带有两条光滑导轨的球壳，然后将弹射装置以平面的形式搭载到导轨之上，同时在平板与球壳之间通过一对驱动轮接触在一起。运动时，由于导轨比较光滑，如涂上润滑剂等，当外壳向前滚动时，可以保证里面的装置在重力力矩的作用下始终保持在近似竖直方向，以保证弹射时的冲力是竖直向上的；一对驱动轮在弹簧的压缩下能与球壳死死接触在一起，同时驱动轮通向转动也可以使外面的球壳在摩擦力的作用下转动，实现前进，后退，驱动轮反向转动可以实现球壳的旋转以达到转弯的效果。

3.1.3  弹射部分:

3.1.4 弹跳结构和卡扣:

        (卡扣结构)

          （弹射结构）

卡扣装置可以在弹簧收缩后，把弹簧卡住，待到需要跳跃时，由电机带动释放卡扣从而释放弹簧，进而让机器人跳跃起来，达到控制机器人跳跃的目的。

舵机（未画出），在释放细绳后转动复位下挡板，实现连续跳跃的功能。

弹射结构中，电机和下板通过细绳相连，电机转动拉动细绳上升，由挡板迫使弹簧压缩；细绳下部分固结一个“释放块”，细绳被拉到一定程度时“释放块”挤压卡扣而释放在挡板上积累的细绳从而释放弹簧。

3.1*（另一种回正系统）本质上就是把弹射装置单独从球壳里拿出来，加上轮子实现运动控制，同时设计一个单独的回正系统来使装置可以回正。

3.1*.1 运动控制部分:

底盘放置有两个电机和两个辅助轮，用来实现机器人前进、后退和转弯等功能。

3.1*.2 侧翻回正装置:

该侧翻回正装置可以用于处理机器人侧翻甚至倒置的情况。

跳跃完成后，若机器人侧翻，凸轮装置可以转动起来，带动直动从动件移动，将机器人回正。若机器人倒置，则凸轮上方的拨杆就转动起来，将机器人拨正。（凸轮和拨杆通过电机、舵机和齿系带动）

3.2 实物成果：

        （由期中线下时期所完成的部分实物）

由于疫情封控，项目临时改成线上完成，因此实物部分仅完成了线路连接。

红框部分是电机和驱动模块，电机连接轮子，驱动模块连接Arduino和电机，用于控制电机转速。

绿框部分是Arduino和蓝牙，用于接受手机上发出的指令和对电机的转动进行控制。

蓝框部分是并联的电源总线，给Arduino和电机驱动模块供11.1V电。为了减少重量，没有用面包板，而是将8根杜邦线分两组焊在一起，各自作为正极负极总线。

3.3  电控成果

在期中线下时期，电控部分基本已经调试完全了，不过由于机器人的方案的迭代，电控并不适用于如今现有的最新型机器人，因为没有实物进行调试，也算是遗憾。

此前，机器人整体已经通过了调试，能够在手机上实现低延迟地控制电机转动。具体代码不在此展示。