【正文】 他無論在理論上還是在實踐中，都給與我很。是他們在我畢業(yè)的最后關(guān)頭給了我們巨大的幫助與鼓勵，給了我很多解決問題的思路，在此表示衷心的感激。在我的十幾年求學(xué)歷程里，離不開父母的鼓勵和支持，是他們辛勤的勞作，無私的付出，為我創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，我才能順利完成完成學(xué)業(yè)，感激他們一直以來對我的撫養(yǎng)與培育。學(xué)友情深，情同兄妹?；厥姿哪辏〉昧诵┰S成績，生活中有快樂也有艱辛。四年的大學(xué)生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要劃上句號，心中是無盡的難舍與眷戀。另外，我還要感謝大學(xué)四年和我一起走過的同學(xué)朋友對我的關(guān)心與支持，與他們一起學(xué)習(xí)、生活，讓我在大學(xué)期間生活的很充實，給我留下了很多難忘的回憶。再次對周巍老師表示衷心的感謝。郭謙功老師淵博的知識、嚴謹?shù)淖黠L(fēng)和誨人不倦的態(tài)度給我留下了深刻的印象。沒有他們的幫助，我將無法順利完成這次設(shè)計。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析問題的能力、合作精神、嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等方方面面都有很大的進步。本次畢業(yè)設(shè)計大概持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于到結(jié)尾了。作者簽名: 二〇一〇年九月二十日致 謝時間飛逝，大學(xué)的學(xué)習(xí)生活很快就要過去，在這四年的學(xué)習(xí)生活中，收獲了很多，而這些成績的取得是和一直關(guān)心幫助我的人分不開的。本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計（論文）；同意學(xué)校在不以營利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計（論文）的部分或全部內(nèi)容，允許他人依法合理使用。作者簽名: 二〇一〇年九月二十日本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計（論文）不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。學(xué)位論文作者（本人簽名）： 年 月 日學(xué)位論文出版授權(quán)書本人及導(dǎo)師完全同意《中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫出版章程》、《中國優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫出版章程》(以下簡稱“章程”)，愿意將本人的學(xué)位論文提交“中國學(xué)術(shù)期刊（光盤版）電子雜志社”在《中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》、《中國優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》中全文發(fā)表和以電子、網(wǎng)絡(luò)形式公開出版，并同意編入CNKI《中國知識資源總庫》，在《中國博碩士學(xué)位論文評價數(shù)據(jù)庫》中使用和在互聯(lián)網(wǎng)上傳播，同意按“章程”規(guī)定享受相關(guān)權(quán)益。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式注明并表示感謝。 起訖日期 2010 年 12 月 20 日 至 2011 年 6 月 15 日 指導(dǎo)教師（簽名） 職稱 三、系或研究所審核意見:負責(zé)人（簽名） 年 月 日學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進行的研究工作所取得的成果?！?采用D—H法對機器人騰空階段進行運動分析。采用拉格朗日法建立跳躍機器人運動學(xué)和動力學(xué)方程（尤其是著陸階段），得到其各關(guān)節(jié)驅(qū)動力矩等參數(shù)的表達式— 對跳躍機器人進行仿真 、參數(shù)優(yōu)化?！?仿蝗蟲跳躍機器人的實物制作。 — 仿蝗蟲跳躍機器人的細化設(shè)計。對現(xiàn)有的幾種簡單跳躍動力學(xué)模型進行了了解和比較。 Quinn, R. 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V., amp。作為完成的設(shè)計目標和它的行進能力的示范，我們展示了它在連續(xù)跳上兩個45厘米高的樓梯并穿越窗戶的重復(fù)跳躍障礙場景。進一步的研究將針對于機器人負載與系統(tǒng)質(zhì)量的權(quán)衡。然而，設(shè)計機器人來搬運更高的負載需要它的機構(gòu)更加牢固由于著陸沖擊力隨著系統(tǒng)質(zhì)量而線性增加。依據(jù)跳躍機器人的設(shè)計任務(wù)，跳躍機器人平臺能實現(xiàn)別的傳感器的添加。已經(jīng)最小化的電子設(shè)備能使機器人偵測它的方向并能進行相對自動化的跳躍。因此對于低重量和低能量的傳感器以及通訊設(shè)備更合理。低重量的優(yōu)勢是（1）相比大和重的系統(tǒng)機器人消耗更少的能量來行進，（2）降落時的沖擊力較小（3）它能夠勝任太空偵察的場景。作為當前系統(tǒng)的延伸，下一代跳躍機器人能夠在每一次起跳前通過改變籠內(nèi)跳躍機構(gòu)的姿態(tài)來改變跳躍角和跳躍距離（圖十二）。需要進一步研究來解決這個問題的權(quán)衡。通過減少籠子的質(zhì)量機器人的跳躍高度能夠被增加，例如，使用更小的電機來在旋轉(zhuǎn)籠內(nèi)的跳躍機構(gòu)，或者通過增加機構(gòu)穩(wěn)定性來減少起跳后的振動。這種更多跳躍高度的減少是由于較高的在跳躍時的空氣動力摩擦和籠子經(jīng)歷的在起跳后能減少跳躍高度的振動。5 總結(jié) 與跳躍機構(gòu)相比，%從111厘米到69厘米。為了更好的了解障礙的全貌，我們描繪了一個成功運行的軌跡在圖十五。我們把機器人放在離第一階樓梯10厘米遠的地面并想通過許多依次的可操縱跳躍來上樓梯并進入窗口，所有的行為都沒有人為干預(yù)。圖十五：跳躍機器人成功排上每階50厘米高的兩階樓梯并跳進窗的軌跡。跳躍距離顯著不同（df=14，p），起跳角也顯著不同（df=14，p）,并且起跳高度不是顯著不同的（p=）對于這三組設(shè)定。當?shù)谌N設(shè)定角度α為21度時。當角度α為0度時，、。 起跳參數(shù)的調(diào)整 在這組實驗中，我們描述不同設(shè)定值角來決定籠內(nèi)跳躍機構(gòu)的姿態(tài)：0度、6度和21度的跳躍距離（圖十二）。帶有籠子作為一個完全功能原型它能跳62厘米的高度和46厘米的距離在起跳角為75176。時。第三條軌跡是帶有遙控裝置和電池但不帶籠子的跳躍機構(gòu)。時，它的起跳高度為62厘米。對于每個配置我們進行一次跳躍并畫出跳躍軌跡在圖十三。 籠子的成本 第一組實驗的目標是估計多少程度的跳躍高度是由于跳躍機構(gòu)的復(fù)位和操縱能力的添加減少的。跳躍距離能通過調(diào)整角度α來發(fā)生變化4 結(jié)果 為了變現(xiàn)機器人的性能，我們進行了一系列實驗根據(jù)不同跳躍機器人的設(shè)定來確定跳躍高度、起跳角和跳躍距離。起跳角度和跳躍距離能通過改變籠內(nèi)的跳躍機構(gòu)的姿勢而被調(diào)節(jié)（圖十二 角α）。為了解決這些任務(wù)要求依靠調(diào)整跳躍機器人，我們實現(xiàn)了多種方式來調(diào)節(jié)跳躍高度與跳躍距離。 跳躍參數(shù)的調(diào)整根據(jù)機器人將操作的地勢，不同的跳躍機器人的配置能更優(yōu)化。在這之后，跳躍機構(gòu)能自由繞著它籠內(nèi)的垂直軸跳躍。整個結(jié)構(gòu)的質(zhì)心位于籠的較低位置從而使機器人被動的復(fù)位。，總尺寸為18厘米（表五）。它的位置在籠的較低位置來確保著陸后的消極復(fù)位。由于重心位于結(jié)構(gòu)的低部分，機器人位于穩(wěn)定的復(fù)位位置并準備操縱和重新起跳。起跳順序用18毫秒從足部接觸地面到機器人離開地面，（圖十一）。整個復(fù)位運動的過程需要2秒。從電機到軸的傳動比試1/225，電機的轉(zhuǎn)速是每分鐘8000轉(zhuǎn)。一個6毫米的直流電機和內(nèi)置被固定于碳管的1/25齒輪箱（4）,齒數(shù)為81的固定于碳棒（3）和能固定跳躍機構(gòu)的叉（6）的齒輪（5）。（1）機器人軸（2）（3）（4）（5）（6）（7）連結(jié)片使碳環(huán)和碳棒相連（8）最為機器人推進單元的跳躍機構(gòu)（9）機器人軸與跳躍機構(gòu)的接口的鋁叉（10）6毫米直流電機來使跳躍機構(gòu)繞軸旋轉(zhuǎn)（11）加強籠結(jié)構(gòu)的線（12）3通道遙控器 操縱機構(gòu) 籠內(nèi)部的跳躍機構(gòu)的繞軸轉(zhuǎn)動是采用電機和兩個導(dǎo)向軸實現(xiàn)的?；\的材料是商業(yè)可用的碳棒通過剛性節(jié)點連結(jié)。跳躍機構(gòu)（8）用鋁叉（9）附于籠的軸上。 復(fù)位機構(gòu) 復(fù)位機構(gòu)包括一個設(shè)計的籠結(jié)構(gòu)使可以被動的轉(zhuǎn)到一個適合下一次跳躍的位置（圖八）。相比于之前的設(shè)計，他也提供了更高的彈簧設(shè)定（8）來規(guī)范彈跳高度?？蚣苁卿X制的而不是Cibatool并且因此更輕、更穩(wěn)定和有跟好的齒輪軸的導(dǎo)向。不同材料的屬性被總結(jié)在表四。圖七：我們跳躍機構(gòu)的推進單元。一次跳躍每3秒能被執(zhí)行伴隨350mW的能量消耗。一旦凸輪的最遠端到達，被存在彈簧里的能量驅(qū)動作為四桿機構(gòu)的輸入桿的主腿。電機在順勢針方向轉(zhuǎn)動凸輪，通過一個四級的齒輪箱（3）來收緊兩個扭簧（4）。基本的原理是收緊扭簧并釋放它的能量來伸展一個四桿的腿部連桿來跳躍（圖三）。圖六：跳躍機器人的CAD設(shè)計和制造原型。圖五：操縱機器人的四個工作原理（1）在跳躍前這輪轉(zhuǎn)動，（2）執(zhí)行的轉(zhuǎn)變來改變起跳方向，（3）起跳前足部轉(zhuǎn)動機器人，（4）起跳前籠內(nèi)部跳躍結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動3 實施發(fā)展我們的跳躍機器人的下一個階段是借助CAD實現(xiàn)所選擇的跳躍、復(fù)位和操縱原理，集成子系統(tǒng)，制造組成部分并裝配原型（圖六）。這種簡單的結(jié)合在跳躍前的轉(zhuǎn)動作用改變機器人的方向比如解決方案（1）和（3）有著牢固的封裝跳躍機構(gòu)于結(jié)構(gòu)內(nèi)部如解決方案（2）。除了這三個現(xiàn)有的操縱工作原理，我們提出的原理（4）據(jù)我們所知，還沒有作為操縱跳躍被實現(xiàn)過。表三：四個不同操縱機構(gòu)的工作原理的加權(quán)評估（圖五）標準質(zhì)量（1）（2） （3） (D)重量輕3245簡單5322穩(wěn)定性2445能量損耗 3434合計131：非常不利—5：非常有利在原理（3），如“簡約跳躍機器人”（）所示，整個系統(tǒng)圍繞足部。另一個潛在的缺點是轉(zhuǎn)移的重心位置影響了結(jié)構(gòu)的質(zhì)量分布也因此改變了機器人的空中行為。能量損耗相對低因為不是整個結(jié)構(gòu)的機器人質(zhì)量要移動。Card and Dickinson最近展示（Card and Dickinson 2008）了果蠅使用了相同的原理來指導(dǎo)它們的逃跑跳躍。此外，它需要結(jié)構(gòu)在機器人外部有可能對在著陸時產(chǎn)生潛在損害。第一個原理（）使用輪來轉(zhuǎn)動機器人，比如在偵查機器人（）和救援機器人（）情況下。因此我們選擇這種原理來實現(xiàn)機器人的復(fù)位。與第二個解決方案相比，它因為在著陸和在地面上跳躍時已經(jīng)有很強的趨勢來達到復(fù)位位置而更加高效。它存在著一定風(fēng)險，當機器人在地勢并不足夠光滑和滾動力矩由于重量轉(zhuǎn)換并不足以克服障礙時卡住。（1）手臂或桿件在著陸后的積極運動，（2）重心在著陸后的積極轉(zhuǎn)換來復(fù)位，（3）重心的位置導(dǎo)致被動的復(fù)位運動 第二個原理（）包括一個結(jié)構(gòu)內(nèi)部的質(zhì)量塊太產(chǎn)生一個滾動的沖量從而復(fù)位系統(tǒng)，如Jollbot ()所采用的。這些附加的驅(qū)動器和鉸鏈增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和通過使整個系統(tǒng)出錯率更高來減少了機械強度。因此，相比較其它的解決方案，它是非