仿婴猴单腿弹跳机器人结构设计与实现

李静; 李贵; 孙伟; 陈浩祚; 叶茂; 李镕合

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2023.11.007

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仿婴猴单腿弹跳机器人结构设计与实现

设计计算 | 更新时间：2023-12-01

- 仿婴猴单腿弹跳机器人结构设计与实现
- Structural Design and Implementation of Simulating Galago Senegalensis Monkey Single-leg Jumping Robots
- 机械传动 2023年47卷第11期页码：43-48
- 作者机构：
  
  1.武汉科技大学机械自动化学院，湖北武汉 430065
  2.武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室，湖北武汉 430081
  3.武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室，湖北武汉 430065
- 作者简介：
  
  李静(2002— )，女，湖北孝感人，学士；主要研究方向为机械产品及机器人数字化智能化设计技术；2582132530@qq.com。
  李贵(1983— )，男，湖南衡阳人，博士，副教授；主要研究方向为机械产品及机器人数字化智能化设计技术；leegui2030@wust.edu.cn。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(51875418);湖北省科技厅青年科学基金项目(2021CFB135);湖北省教育厅基金项目(B2020011)
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2023.11.007
  中图分类号：
- 纸质出版日期：2023-11-15，
  
  收稿日期：2022-08-23，
  
  修回日期：2022-11-26，
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李静,李贵,孙伟等.仿婴猴单腿弹跳机器人结构设计与实现[J].机械传动,2023,47(11):43-48.

Li Jing,Li Gui,Sun Wei,et al.Structural Design and Implementation of Simulating Galago Senegalensis Monkey Single-leg Jumping Robots[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(11):43-48.
李静,李贵,孙伟等.仿婴猴单腿弹跳机器人结构设计与实现[J].机械传动,2023,47(11):43-48. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.11.007.

Li Jing,Li Gui,Sun Wei,et al.Structural Design and Implementation of Simulating Galago Senegalensis Monkey Single-leg Jumping Robots[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(11):43-48. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.11.007.

摘要

针对弹跳仿生机器人存在的主要问题，结合婴猴体型小且具有平稳暴发弹跳的特点，提出了一种仿婴猴单腿弹跳机器人，对其主要结构和控制系统进行了设计。通过分析婴猴的腿部结构，基于Stephenson六杆机构原理，设计了一种仿婴猴机器人腿部的平面八连杆机构，并对其轨迹进行优化，获得了具有最佳弹跳能力的杆长参数；对机器人弹跳的3个方向进行控制调整，利用双闭环反馈控制系统实现了机器人在起跳、腾空、落地时姿态的稳定；最后，建立了机器人的实物验证模型，整个机械装置质量为395.5 g，整体高度为250 mm。实验结果表明，该仿生单腿机器人可实现连续稳定的跳跃，最高弹跳速度可达20 m/s，弹跳高度为100 mm时的响应时间为0.1 s。

Abstract

Aiming at the main problems existing in the jumping robot

combined with the galago senegalensis monkey's characteristics of small sizes

stable and explosive jumping

a kind of galago senegalensis monkey single leg jumping robot is proposed in this study

and its main structure and control system are designed. Based on the principle of the Stephenson's six-bar linkage

a planar eight-bar linkage for the leg of simulating galago senegalensis monkey robot is designed

and its trajectory is optimized to obtain the bar length parameters with the best jumping ability. The three directions of the robot's jumping are controlled and adjusted

and the double closed-loop feedback control system is used to ensure the stability of the robot's attitude when taking off

soaring in the air

and landing on the ground. Finally

the physical verification model of the robot is established. The total weight is only 395.5 g

and the overall height is 250 mm. The experimental results show that the simulating single leg robot can achieve continuous and stable jumping

the highest jumping speed can reach 20 m/s

and the response time at a jumping height of 100 mm is 0.1 s.

关键词

婴猴单腿弹跳机器人平面八连杆机构结构设计姿态控制

Keywords

Galago senegalensis monkeySingle-leg jumping robotPlanar eight-bar linkageStructure designAttitude control

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