自主創新全地形機器人設計

張月嬌+鄭雨辰+盧亞平

摘 要：結合2016江蘇省機器人自主創新——探索者全地形機器人大賽，設計出一種可以應對各種復雜地形的三段式關節機器人小車。以段式關節為主題，充分利用彈簧的收縮力和張力，控制整個小車的平衡，實現既分既合的目的。設計的小車能夠完整的吻合場景道具，具有較好的創新構想，較好的環境適應行和較高的行動力。

關鍵詞：段式關節；全地形；自主創新

為應付復雜地形，構想設計一種新型結構小車，取名為三段式關節機器人小車。顧名思義該小車有三個獨立的運動關節構成，以適應高低凹凸變化的地形，且相互之間又具有整體的牽引力。

1 三段式關節小車設計方法及創新點

共設計三個可以活動的“關節平臺”，各“關節平臺”之間通過在螺栓上加套筒的方法實現轉動自由。同時對三個“關節平臺”的轉動限制，避免各“關節平臺”在運動過程中受的推力不均勻而導致過度彎曲。由此在各“關節平臺”之間添加兩個彈簧，使各平臺之間受到一定的約束力，拉升時受到彈簧收縮力，壓縮時受到彈簧的張力，使小車具有較好的柔性、整體性、避震性。如圖1所示。

2 三段式關節小車在獨木橋優點體現

如圖2所示，完全適應高低地形，小車在上坡和下坡過程中，六個輪子都能完好的與橋梁接觸，上坡的抬頭，下坡的低頭。使得小車的六個輪子都能很好的發揮驅動能力，同時保障了在橋梁上良好的直線運動。

3 三段式關節小車在階梯優點體現

如圖3所示，完全吻合凹凸地形，由于各段式關節可以上下彎曲的特點，也為階梯的跨越提供了很好的保障。

4 三段式關節小車在柵格優點體現

如圖4所示，完全貼和地形，由于小車各關節具有較好的自由度，在行駛柵格時能夠完全貼和地形，其每對輪子都能夠貼著柵格底部行走，具備較好的避震性。

5 結束語

根據仿生學設計而成，從外形上看小車像一條三節的毛毛蟲，各關節之間是利用彈簧連接起來的，利用彈簧的雙向作用，能夠更好適應環境，從而使小車輕松平穩的走過障礙。車輪方面使用大輪的方案，大輪具有更大的線速度，能使整個小車的速度得到提升，使小車能輕松度過柵欄等障礙，并結合黑標傳感器順利通過全程。

參考文獻

[1]袁銀瑤，盧亞平.“探索者”全地形機器人創新設計[J].探索科學，2016，34（6）：195.

[2]盧亞平，宋天麟.傳感器與虛擬儀器實驗室建設與教學[J].實驗室研究與探索，2015（9）：111-114.

[3]盧亞平，宋天麟.應用型本科機電專業實踐性教學環節研究[J].職業教育研究，2012（9）：115-116.