【摘要】：目前的仿青蛙跳躍機器人大多是用電機或氣動肌肉驅(qū)動的,這種驅(qū)動方式?jīng)Q定了其體形龐大,質(zhì)量也比較重,而且機器人的結(jié)構(gòu)也相對復(fù)雜,因此很難實現(xiàn)仿青蛙機器人的靈活跳躍能力。隨著化學燃料爆炸驅(qū)動技術(shù)的快速發(fā)展,機器人的能源供給方式得以變得更加小型化、清潔化、便捷化,因此研制一種小型化,甚至接近于生物青蛙尺寸大小的軟體仿青蛙機器人已經(jīng)變得可行,結(jié)合軟體材料的柔性強、重量輕、適應(yīng)能力強的特點以及化學燃爆驅(qū)動的高能量密度、高爆發(fā)力的特性,基于爆炸驅(qū)動的軟體仿青蛙跳躍機器人,有助于實現(xiàn)仿青蛙跳躍機器人結(jié)構(gòu)的緊湊化、體積的小型化和質(zhì)量的輕量化,有利于青蛙機器人的靈活跳躍。首先,對機載燃爆氣體發(fā)生裝置進行了研究。機載燃爆氣體發(fā)生裝置是一種高度集成化的小型氣體發(fā)生裝置,用于燃爆機器人的燃料和助燃劑氣體的發(fā)生于混合。根據(jù)金屬氫化物三氫化鋁在加熱時的釋氫行為規(guī)律以及高錳酸鉀在加熱時的釋氧規(guī)律,設(shè)計分三氫化鋁及高錳酸鉀固體粉末的小型化機載加熱分解裝置,并將其集成到機載燃爆氣體發(fā)生裝置之中。機載燃爆氣體發(fā)生裝置另外也包含了供氣氣路系統(tǒng),可以控制輸出到軟體燃爆容腔的氫氣和氧氣的體積和配比。其次,設(shè)計了用于燃爆機器人的點火系統(tǒng)。點火系統(tǒng)用來點燃料和助燃劑的混合氣體,是燃爆機器人的重要元件之一。本文設(shè)計了一種小型化、高效率、低延時的點火系統(tǒng),既能迅速的點燃混合氣體,并且能精準控制燃爆的時間,而且結(jié)構(gòu)緊湊,體積小重量輕,有效的降低機器人的自身重量。另外,還可以同時控制多路點火頭點火,可以滿足多腔體燃爆機器人的要求。最后,融合前期的各項技術(shù)儲備,結(jié)合軟體仿青蛙機器人的相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù),研制軟體仿青蛙機器人燃爆驅(qū)動單元。燃爆驅(qū)動具有能量密度高,爆發(fā)性強的特點,結(jié)合軟體材料的性能,設(shè)計合理的軟體燃爆驅(qū)動單元的結(jié)構(gòu)。并對其進行實驗分析,驗證設(shè)計的合理性。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP242
【圖文】：

1-1 三足燃爆驅(qū)動軟體機器人[4]圖 1-2 軟體爆炸跳躍機器人結(jié)構(gòu)組成佛大學在 2015 年研制的第三代基于燃爆驅(qū)動的軟體跳躍機器人[6]的緊湊。第三代的軟體跳躍機器人主要由燃爆驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)、氣動腿器以及機器人外部防護罩組成，如圖 1-3 所示。此燃爆機器人以丁烷，氧氣作為助燃劑進行燃爆，為運動執(zhí)行機構(gòu)提供能量，從而實現(xiàn)跳躍前，通過對氣動腿的充氣進行機器人姿態(tài)的調(diào)整，可以對機器控制，從而控制跳躍的方向。第三代跳躍機器人的跳躍高度可達 0.高度的 6 倍，機器人橫向跳躍的距離可達 0.15m。機器人本體的制技術(shù)，以復(fù)合材料作為原料，使得機器人機構(gòu)主題材料的彈性模量變化，變化范圍跨越了三個數(shù)量級。這種技術(shù)使得機器人的本體行性的梯度形式變化，從而非常有效地降低了機器人在跳躍運動后著擊力，解決了軟體機器人在設(shè)計時的軟體柔性組件和剛性部件之間題。

1-1 三足燃爆驅(qū)動軟體機器人[4]圖 1-2 軟體爆炸跳躍機器人結(jié)構(gòu)組成佛大學在 2015 年研制的第三代基于燃爆驅(qū)動的軟體跳躍機器人[6]的緊湊。第三代的軟體跳躍機器人主要由燃爆驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)、氣動腿器以及機器人外部防護罩組成，如圖 1-3 所示。此燃爆機器人以丁烷，氧氣作為助燃劑進行燃爆，為運動執(zhí)行機構(gòu)提供能量，從而實現(xiàn)跳躍前，通過對氣動腿的充氣進行機器人姿態(tài)的調(diào)整，可以對機器控制，從而控制跳躍的方向。第三代跳躍機器人的跳躍高度可達 0.高度的 6 倍，機器人橫向跳躍的距離可達 0.15m。機器人本體的制技術(shù)，以復(fù)合材料作為原料，使得機器人機構(gòu)主題材料的彈性模量變化，變化范圍跨越了三個數(shù)量級。這種技術(shù)使得機器人的本體行性的梯度形式變化，從而非常有效地降低了機器人在跳躍運動后著擊力，解決了軟體機器人在設(shè)計時的軟體柔性組件和剛性部件之間題。

-1 三足燃爆驅(qū)動軟體機器人[4]圖 1-2 軟體爆炸跳躍機器人結(jié)構(gòu)組成[5大學在 2015 年研制的第三代基于燃爆驅(qū)動的軟體跳躍機器人[6]的湊。第三代的軟體跳躍機器人主要由燃爆驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)、氣動腿、以及機器人外部防護罩組成，如圖 1-3 所示。此燃爆機器人以丁烷氧氣作為助燃劑進行燃爆，為運動執(zhí)行機構(gòu)提供能量，從而實現(xiàn)跳躍前，通過對氣動腿的充氣進行機器人姿態(tài)的調(diào)整，可以對機器人制，從而控制跳躍的方向。第三代跳躍機器人的跳躍高度可達 0.76度的 6 倍，機器人橫向跳躍的距離可達 0.15m。機器人本體的制術(shù)，以復(fù)合材料作為原料，使得機器人機構(gòu)主題材料的彈性模量化，變化范圍跨越了三個數(shù)量級。這種技術(shù)使得機器人的本體行程的梯度形式變化，從而非常有效地降低了機器人在跳躍運動后著陸力，解決了軟體機器人在設(shè)計時的軟體柔性組件和剛性部件之間的。

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