具有弹跳性能的机器人目前尚处于研究阶段,该种类型的机器人由于可以跨越障碍、墙体和沟渠,具有广泛的应用前景,特别是在军事上,可作为战场的无人作战武器,进行侦察、精确打击导引以及主动攻击。因此近年来受到各国研究机构的高度关注,但由于此类机器人研制难度很大,目前还未在战场上使用。由于涉及的很多关键技术保密性很强,公开资料很少。本课题的研究在我国尚属初始,对未来的军事应用和特种机器人的发展有重要的理论和实际意义。 本论文研究工作的主要内容和创新点如下: 1. 在国内率先进行弹跳机器人的研究,在综合和分析国内外少量公开资料的基础上,提出弹跳机器人的九种实现方案。其中单杆弹跳机构和六杆弹跳机构已经完成了理论分析、设计制作和实验。 2. 首次分析弹跳机器人运动序列规划及控制问题,将启发式搜索用于序列规划,将状态机及神经网络等工具用于运动控制描述。并结合 GPRS 网络与 Internet 实现对弹跳机构无距离限制的遥操作。 3. 对五种典型弹跳机构的运动及动力学进行了分析,揭示了各自的运动规律,建立了运动学与动力学模型,特别是对落地碰撞以及能量消耗问题进行了深入研究,提出了采用足部施加缓冲以及以时间换取性能的方案。 4. 对单杆式及六杆式弹跳机器人的机构进行深入分析,创新设计了滚珠锁定、缺齿齿轮触发机构、滚珠式超越离合器、不倒翁及万向节式落地姿态调整机构以及轮式支撑翼等机构,解决了势能自锁、弹簧的瞬间释放以及姿态恢复等问题。 本课题的研究受到国家自然科学基金项目“智能微机电系统视觉/力学/位移混合检测与控制技术”(项目批准号:50275078)、南京航空航天大学创新基金(项目编号: S0276-053)的资助。预研成果已通过国防科工委专家的基础研究项目的立项评审,并获得国防科工委的立项资助(项目编号:B0403-053)。