基于设计与制造Ⅱ课程项目所设置的项目挑战赛——仿生青蛙跳跃机器人,本项目以青蛙作为仿生研究对象,旨在研究青蛙的骨骼结构和跳跃机理。结合相关调研,我们设计了一款仿生青蛙跳跃机器人,该机器人根据青蛙骨骼结构,创造性地设计双平行四边形结构模拟青蛙后肢,以扭转弹簧为储能原件,配备减速齿轮组和设计特殊的凸轮形状,并通过红外遥控方式远程控制,以实现能量的连续储存和瞬间释放,达成机器人能够实现远距离、间歇式跳跃的目标。
1. 控制质量,保证质量60g以内
2. 跳跃距离80mm
3. 能够连续蓄力,远程遥控起跳
4. 外观仿生性好,结构和青蛙骨骼构造相似
5. 位姿控制稳定,避免翻滚和倾倒
1. 项目最终设计得到的青蛙,结构比较简洁,整体结构尺寸符合设计初期的目标,并且很多零件都选择镂空的方式减重,将青蛙的重量保证在60g以下,给跳跃性能提供了很大的帮助。
2. 我们组装过后的青蛙通过实际测量,借助一支弹簧可以达到跳跃10cm的成果。
3. 通过红外遥控模块控制电机的转动,进而通过轮系控制凸轮的转动,最后扭转扭簧蓄能的方式,完成了连续蓄力的目标,实现了间歇式跳跃。
4. 我们组创造性地提出通过双平行四边形模拟青蛙后肢股骨,跗骨的方案,以此模拟青蛙的起跳姿态。并且我们设计了流线型的外壳,一方面对轮系和电机等部件进行保护,另一方面采用流线型减小了跳跃过程的空气阻力。
5. 在提出双平行四边形的方案之外,我们还设计了关节部位,两部分相互配合,保证青蛙在起跳过程中的直线加速,在一定程度上避免了在跳跃过程中的机架的旋转现象。
6. 在设计传动轮系过程中,我们组充分利用课内知识,通过图解法设计轮系,防止了轮系之间的干涉,避免了对复杂不等式组的计算。