【摘 要】
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相较于传统的移动机器人,刚性跳跃机器人在非结构化环境中可以表现出更高的运行效率和更大的工作范围,但其普遍存在社会效益低、发展潜力小、推广难度大等共性问题。由智能柔性材料制成的软体跳跃机器人采用简单的软体结构和控制策略以提高经济性、可靠性和安全性,有望成为解决此类问题的有效方案。但是,现有的软体跳跃机器人驱动方式均无法赋予软体跳跃机器人能够快速、连续跳跃从而灵活越过障碍的能力。本文以软体跳跃机器人为
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相较于传统的移动机器人,刚性跳跃机器人在非结构化环境中可以表现出更高的运行效率和更大的工作范围,但其普遍存在社会效益低、发展潜力小、推广难度大等共性问题。由智能柔性材料制成的软体跳跃机器人采用简单的软体结构和控制策略以提高经济性、可靠性和安全性,有望成为解决此类问题的有效方案。但是,现有的软体跳跃机器人驱动方式均无法赋予软体跳跃机器人能够快速、连续跳跃从而灵活越过障碍的能力。本文以软体跳跃机器人为切入点,针对当前软体跳跃机器人在跳跃性能、系统复杂性、着陆稳定性和跳跃方向可调性等方面存在的不足,提出了一种以瘿蚊幼虫和介电弹性体驱动器为灵感并基于静电液压原理的无腿软体跳跃机器人,以提高软体跳跃机器人的越障性能和运行效率为研究目标,对一体化迭代设计方法、制作流程、性能优化方法、跳跃/转向性能和多地形越障能力等关键问题进行了深入研究。主要研究内容如下:（1）对比分析当前软体跳跃机器人驱动技术和静电液压驱动技术的方法特点,提出无腿软体跳跃机器人的设计概念和一体化迭代设计方法,引入一种驱动时间短、爆发效果好、重复性能优的新型软体静电液压驱动方式,帮助该机器人增强跳跃性能、加强复位效果、实现前进跳跃和转向功能;（2）以提高无腿软体跳跃机器人制作过程的经济性、可靠性和安全性为宗旨,选用廉价、易得的商业材料,使用复杂度低、操作难度低和自由度高的加工工艺方法,最终设计一套通用、简易的无腿软体跳跃机器人的制作流程;（3）采用高速拍摄和逐帧分解的方式,分析无腿软体跳跃机器人的跳跃过程,构建相应的能量学和动力学模型,归纳影响无腿软体跳跃机器人跳跃性能的关键参数,最终提出一套无腿软体跳跃机器人的性能优化方法;（4）搭建无腿软体跳跃机器人的控制平台、单次跳跃性能测试实验平台、四基面实验场景和多地形越障实验场景,测试并量化无腿软体跳跃机器人的单次/连续跳跃和转向性能,最终研究无腿软体跳跃机器人的多地形越障能力。
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