3.1  仿袋鼠腿部跳跃机器人总体结构设计 12

3.2  驱动方案的设计 18

3.3  仿袋鼠腿型跳跃机器人三维装配体 20

3.4  本章小结 20

4  仿袋鼠腿型跳跃机器人运动学与动力学仿真 22

4.1  仿袋鼠腿型跳跃机器人实体模型运动过程 22

4.2  仿袋鼠腿型跳跃机器人运动学仿真 23

4.3  仿袋鼠腿型跳跃机器人动力学仿真 27

4.4  本章小结 28

结  论 29

致  谢 31

参考文献 32

1  绪论    

1.1  课题研究背景与意义

人类对机器人并不陌生，早在3000多年前，人类就有了机器人的概念。不过直到半个世纪前，人类才开始研究机器人。并且经过半个世纪的发展，机器人已经在我们的实际应用中取得了不可替代的作用。近年来，随着与机器人有关的学科的不断的更新与发展，机器人领域也在飞快的发展，机器人在实际中的应用也越来越多，并且呈现出多样化的趋势，对机器人的要求也不断提高。并且当前机器人也已经不再是固定点作业，向星际探测、军事侦查、抢险救灾及反恐作业等方面发展。目前地面移动机器人主要有轮式和履带式两大类，并且在很多方面也得到了应用，不过其越障能力较差，难以越过高度超过限制的障碍物。步行和爬行机器人越障能力稍强，不过其驱动复杂，自由度多，也难以越过大于自身尺寸的障碍物，实际应用也受到限制[1]。特别是在实验室里有很多机器人能够顺利地完成复杂的任务，但是在很多复杂的地形环境下，由于无法预测环境的变化，其性能就大大降低，甚至变得毫无用处[2]。这就使机器人要具有较强的环境适应能力和自主运动能力。在这种情况下，以跳跃为主运动的机器人便出现了。跳跃机器人可以跳过是它自己本身高度多倍的障碍或陷沟，并结合原有的运动，扩大了它的活动范围。与此同时其运动的爆发性也很强。

近二十年来，有关仿生机器人的研究，一直都是非常热门的研究领域。生活在进化中，生活发展的巧妙的运动方式和运动机理已成为人类知识库。其实说的简单一点，仿生机器人就是模仿有关生物的外部形状特征的构造或某些生理机能的一种机器人系统[3]。较其他机器人而言，仿生跳跃机器人强大的运动能力是其他机器人无法与之相比的。特别是在行星际探测中，由于地球的引力加速度比各种行星都大，因此在这种环境下，跳跃机器人肯定会发挥很大作用。目前科学家已经做了许多有关腿型机器人的研究工作，但是由于技术的限制，腿型机器人的研究进展一比较很困难。

袋鼠作为一种以连续跳跃为主运动的动物，它不光能跳跃，而且奔跑速度也很高，具有很高的仿生价值。本文通过等效模型，模拟袋鼠的双腿运动机理，设计出一种弹跳机构。并对其进行一定的分析，与实际验证。

1.2  弹跳机器人研究现状

1.3  跳跃机器人的优势和发展趋势

1.3.1  跳跃机器人的优势

1.3.2  跳跃机器人的发展趋势

1.4  跳跃机器人面临的问题

当前跳跃机器人所面临的问题主要集中在两个方面：一是跳跃机器人在连续的跳跃过程中的平衡问题；二是如何让跳跃机器人跳的更高、更远，同时能够提高能量的利用率，使能量能够循环利用，这方面的研究主要用于研制能够有一定使用价值的跳跃机器人。