【正文】 數(shù)可理解為向心力和重力之比，理論上 Fr 超過 1 時(shí)，支撐足產(chǎn)生的向心力超過重力，所支撐的物體將騰空。從表 1的生物學(xué)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以亦看出這一趨勢(shì)。通過雙腳跳躍移動(dòng)速度能達(dá)到 80 身長(zhǎng)／ s。因此，跳躍機(jī) 構(gòu)在這種低重力的外星際探索中極具優(yōu)勢(shì)，早在 1969 年美國(guó)就提出了研制彈跳機(jī)構(gòu)用于月球探測(cè)。 指導(dǎo)教師（簽名） 浙江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 開題報(bào)告及文獻(xiàn)綜述 4 年 月 日 目錄 一、文獻(xiàn)綜述 ................................................................5 1跳躍理論優(yōu)勢(shì) ...........................................................5 .........................................................5 .......................................................6 2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .........................................................8 .....................................................8 .....................................................9 3彈跳機(jī)器人的彈跳機(jī)構(gòu)及幾種動(dòng)力學(xué)模型分類 ................................9 ......................................10 ..........................................................10 ..........................................................14 4跳躍機(jī)器人的動(dòng)力及穩(wěn)定性控制 ..........................................15 5應(yīng)用前景 ..............................................................15 6參考文獻(xiàn) ..............................................................16 二、開題報(bào)告： .............................................................17 1背景 ..................................................................17 2調(diào)研報(bào)告 ..............................................................17 ....................................................17 ........................................19 3研究?jī)?nèi)容 ..............................................................23 ....................................................23 .........................25 ......................................................26 ......................................26 3研究方案 ..............................................................27 4進(jìn)度表 ................................................................27 5目前進(jìn)展 ..............................................................28 三、譯文及原稿 .............................................................29 譯文題目 可控微型跳躍機(jī)器人 ..............................................29 可控微型跳躍機(jī)器人 .........................................................29 1 簡(jiǎn)介 .................................................................29 2 設(shè)計(jì)方法 .............................................................32 跳躍機(jī)構(gòu) .......................................................33 ........................................................34 操縱機(jī)構(gòu) .......................................................35 3 實(shí)施 .................................................................37 浙江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 開題報(bào)告及文獻(xiàn)綜述 5 跳躍機(jī)構(gòu) .......................................................38 復(fù) 位機(jī)構(gòu) .......................................................39 操縱機(jī)構(gòu) .......................................................40 集成 ...........................................................40 跳躍參數(shù)的調(diào)整 ..................................................43 4 結(jié)果 .................................................................44 籠子的成本 ......................................................44 起跳參數(shù)的調(diào)整 ..................................................45 障 礙情況下的行進(jìn) ................................................46 5 總結(jié) .................................................................47 6 結(jié)論 .................................................................48 參考文獻(xiàn)： .............................................................48 文獻(xiàn)原文 一、 文獻(xiàn)綜述 仿生學(xué)（ bionics）是上世紀(jì) 60 年代興起的一門學(xué)科，以昆蟲為對(duì)象的仿生學(xué)研究和應(yīng)用一直是國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)之一。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說 明并表示了謝意。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。近年來，隨著仿生機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，模仿動(dòng)物的肢體或按動(dòng)物跳躍運(yùn)動(dòng)機(jī)理設(shè)計(jì)的仿生彈跳機(jī)構(gòu)日益受到人們的關(guān)注。 1 跳躍理論優(yōu)勢(shì) 尺度效應(yīng) 自然界各物種體積差別很大。 設(shè)跳躍機(jī)器人足長(zhǎng)為 l ，機(jī)器人外形尺寸與足長(zhǎng)成一定比例關(guān)系，記為 ： 浙江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 開題報(bào)告及文獻(xiàn)綜述 6 d∝ ， 可推得 ： mg∝ （ 1） 設(shè)機(jī)器人足的最大屈服應(yīng)力為 ： maxF 。因此無論是自然界中的小體型動(dòng)物還是人造小型機(jī)器人。弗萊德系數(shù)亦可被理解為動(dòng)能和勢(shì)能之比，通過實(shí)際觀測(cè)，當(dāng) Fr 超過 時(shí)，動(dòng)物步態(tài)從爬行轉(zhuǎn)為奔跑，當(dāng) Fr 逐步增大超過 1 后，重力作用無法抵消動(dòng)能，每次跳躍長(zhǎng)度和高度將增加，騰空時(shí)間進(jìn)一步增加，步態(tài)從奔跑逐漸向跳躍轉(zhuǎn)變。隨著外形尺寸的縮小，跳躍長(zhǎng)度會(huì)增加，這與動(dòng)物觀測(cè)結(jié)果相同，體型更小的動(dòng)物跳躍單位身長(zhǎng)更長(zhǎng)。采用 4 根彈簧作為保持穩(wěn)定的前足，帶有彈簧驅(qū)動(dòng)器的后足提供彈跳動(dòng)力。南京航空航天大學(xué)研制了具有跳躍能力的輪式移動(dòng)機(jī)器人，采用六 連桿式蓄能機(jī)構(gòu)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)做了仿青蛙跳躍機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)研究。 另一類方式是利用簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)產(chǎn)生彈力，這種方法機(jī)構(gòu)自由度少，動(dòng)力學(xué)模型簡(jiǎn)單，浙江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 開題報(bào)告及文獻(xiàn)綜述 10 實(shí)現(xiàn)相對(duì)容易．根據(jù)能量積累方式的不同可分為鐘擺型、彈射型、混合型等。雙質(zhì)量模型彈跳機(jī)構(gòu)主要采用被動(dòng)方式。 浙江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 開題報(bào)告及文獻(xiàn)綜述 13 剛體彈性單元模型 西北工業(yè)大學(xué)的葛文杰、詹望進(jìn)行了仿袋鼠跳躍機(jī)器人多剛體動(dòng)力學(xué)研究。而剛性腳踝關(guān)節(jié)軌跡為一段圓弧 ,這不僅不能緩減地面反力的大小 ,相反 ,還因踝關(guān)節(jié)需要克服軀干等其他構(gòu)件下 落的慣性力且作上升運(yùn)動(dòng)而加大了地面的反力、沖擊和能量的消耗。而剛性腳踝關(guān)節(jié)在起跳階段的軌跡呈下降狀態(tài) ,不利于機(jī)器人的跳躍。瞬間爆發(fā)力主要是由肌腱和肌肉間的彈 性提供的。 在跳躍過程中，與地面瞬間接觸力將為重力的數(shù)倍，使空中姿態(tài)和著陸穩(wěn)定性控制難度增加?？墒褂脝纹瑱C(jī)與加速度傳感器，通過讀取加速度傳感器出處，獲知機(jī)器人當(dāng)前平衡狀態(tài)。造成輪式機(jī)器人小型化后會(huì)降低其越障通行能力。 Papanikolopoulos, N. (2020). Autonomous stairhopping with scout robots. In IEEE/RSJ international conference on intelligent robots and systems, Vol. 1,pp. 721– 726. 浙江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 開題報(bào)告及文獻(xiàn)綜述 17 二、 開題報(bào)告： 仿蝗蟲跳躍機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析 1 背景 在地球陸地表面，有超過 50%以上的面積為崎嶇不平的山丘或沼澤，僅靠輪式或履帶式機(jī)械無法完全實(shí)現(xiàn)在這些自然環(huán)境下的自主移動(dòng)。 仿生學(xué)（ bionics）是上世紀(jì) 60 年代興起的一門學(xué)科，以昆蟲為對(duì)象的仿生學(xué)研究和應(yīng)用一直是國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)之一。因此在研究對(duì)比動(dòng)物運(yùn)動(dòng)中以 每秒移動(dòng)單位身長(zhǎng)數(shù)浙江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 開題報(bào)告及文獻(xiàn)綜述 18 作為衡量速度的標(biāo)準(zhǔn)更為科學(xué)。即為機(jī)器人足與接觸面間的最大受力。因此無論是自然界中的小體型動(dòng)物還是人造小型機(jī)器人。弗萊德系數(shù)亦可被理解為動(dòng)能和勢(shì)能之比，通過實(shí)際觀測(cè)，當(dāng) Fr 超過 時(shí)，動(dòng)物步態(tài)從爬行轉(zhuǎn)為奔跑，當(dāng) Fr 逐步增大超過 1 后， 重力作用無法抵消動(dòng)能，浙江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 開題報(bào)告及文獻(xiàn)綜述 19 每次跳躍長(zhǎng)度和高度將增加，騰空時(shí)間進(jìn)一步增加，步態(tài)從奔跑逐漸向跳躍轉(zhuǎn)變。隨著外形尺寸的縮小，跳躍長(zhǎng)度會(huì)增加，這與動(dòng)物觀測(cè)結(jié)果相同，體型更小的動(dòng)物跳躍單位身長(zhǎng)更長(zhǎng)。 北京航空航天大學(xué) ,對(duì)單足跳躍機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 ,建立了機(jī)器人在著地階段和騰空階段的動(dòng)力學(xué)模型。有的將機(jī)構(gòu)重心降低，并用護(hù) 罩保護(hù)，類似不倒翁。 由于實(shí)際的機(jī)器人是很復(fù)雜的，很難用精確的數(shù)學(xué)模型來描述，必須對(duì)它進(jìn)行合理地簡(jiǎn)化浙江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 開題報(bào)告及文獻(xiàn)綜述 22 后才能用數(shù)學(xué)模型來描述。 多剛體添加柔性模型 浙江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 開題報(bào)告及文獻(xiàn)綜述 23 添加柔性的剛體模型相比剛體模型具有以下幾個(gè)特點(diǎn) :(1) 提高機(jī)器人落地穩(wěn)定性。由于柔性腳具有儲(chǔ)能特性 ,在機(jī)器人落地時(shí)柔性腳將落地的沖擊轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能并在起跳階段將勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能釋放。 3 研究?jī)?nèi)容 蝗蟲跳躍機(jī)理 跳躍機(jī)構(gòu)的分析 ：