自主创新全地形机器人设计

张月娇+郑雨辰+卢亚平

摘 要：结合2016江苏省机器人自主创新——探索者全地形机器人大赛，设计出一种可以应对各种复杂地形的三段式关节机器人小车。以段式关节为主题，充分利用弹簧的收缩力和张力，控制整个小车的平衡，实现既分既合的目的。设计的小車能够完整的吻合场景道具，具有较好的创新构想，较好的环境适应行和较高的行动力。

关键词：段式关节；全地形；自主创新

为应付复杂地形，构想设计一种新型结构小车，取名为三段式关节机器人小车。顾名思义该小车有三个独立的运动关节构成，以适应高低凹凸变化的地形，且相互之间又具有整体的牵引力。

1 三段式关节小车设计方法及创新点

共设计三个可以活动的“关节平台”，各“关节平台”之间通过在螺栓上加套筒的方法实现转动自由。同时对三个“关节平台”的转动限制，避免各“关节平台”在运动过程中受的推力不均匀而导致过度弯曲。由此在各“关节平台”之间添加两个弹簧，使各平台之间受到一定的约束力，拉升时受到弹簧收缩力，压缩时受到弹簧的张力，使小车具有较好的柔性、整体性、避震性。如图1所示。

2 三段式关节小车在独木桥优点体现

如图2所示，完全适应高低地形，小车在上坡和下坡过程中，六个轮子都能完好的与桥梁接触，上坡的抬头，下坡的低头。使得小车的六个轮子都能很好的发挥驱动能力，同时保障了在桥梁上良好的直线运动。

3 三段式关节小车在阶梯优点体现

如图3所示，完全吻合凹凸地形，由于各段式关节可以上下弯曲的特点，也为阶梯的跨越提供了很好的保障。

4 三段式关节小车在栅格优点体现

如图4所示，完全贴和地形，由于小车各关节具有较好的自由度，在行驶栅格时能够完全贴和地形，其每对轮子都能够贴着栅格底部行走，具备较好的避震性。

5 结束语

根据仿生学设计而成，从外形上看小车像一条三节的毛毛虫，各关节之间是利用弹簧连接起来的，利用弹簧的双向作用，能够更好适应环境，从而使小车轻松平稳的走过障碍。车轮方面使用大轮的方案，大轮具有更大的线速度，能使整个小车的速度得到提升，使小车能轻松度过栅栏等障碍，并结合黑标传感器顺利通过全程。

参考文献

[1]袁银瑶，卢亚平.“探索者”全地形机器人创新设计[J].探索科学，2016，34（6）：195.

[2]卢亚平，宋天麟.传感器与虚拟仪器实验室建设与教学[J].实验室研究与探索，2015（9）：111-114.

[3]卢亚平，宋天麟.应用型本科机电专业实践性教学环节研究[J].职业教育研究，2012（9）：115-116.