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作品名称：灾情探测水陆两栖仿生青蛙机器人设计
学校名称：山东理工大学
参赛队伍：铁道游击队
队伍编号：224744
参赛学生：李坤祁照轩
指导老师：魏峥
投票日期：2025年10月10日 00:00->2025年12月15日 00:00
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详细说明

近年来，仿生机器人技术在复杂环境探测领域展现出巨大潜力，但传统仿生机器人仍面临结构复杂、环境适应性不足等挑战，难以满足水陆混合地形的作业需求。两栖动物凭借其独特的生理结构与运动机制，在水陆环境中展现出卓越的适应性与灵活性。本文结合两栖青蛙的生理结构与运动特性，提出一种面向灾情探测的水陆两栖仿生青蛙机器人设计方案，旨在解决传统仿生机器人环境适应性不足、水陆模式转换效率低等问题，为灾情探测装备的创新设计提供新思路。

水陆两栖仿生青蛙机器人采用模块化设计理念，主要由六部分组成，分别为水下转向机构、前肢耦合驱动机构、后腿减速机构、蓄能复位机构、水陆转换机构以及前肢和后腿。六大模块安装于机器人底板上方形成协同工作机制，其中，水下转向机构参考鱼类鱼鳍变向动作，实现机器人水下转向功能；前肢耦合驱动机构基于差动原理采用双输入双输出模式，使前肢可以输出两个自由度，能够在跳跃或游动时随身体的变化同步进行屈曲或伸展，同时实现前肢陆地转向功能；后腿减速机构利用三级齿轮传动设计，将动力传递给曲柄滑块机构，降速增扭；蓄能复位机构通过曲柄滑块与棘轮自锁结构实现弹性势能的循环存储与释放，驱动机器人连续跳跃；水陆转换机构在舵机与水压传感器协同控制下，动态调整腿部姿态，利用万向铰链机构保证动力的变角度传输，完成水陆变体运动；后腿采用单自由度五杆机构，优化了弹性势能-动能的转换效率，并参考飞机起落缓冲装置，在前肢设计缓冲机构。六部分协同工作，实现了机器人在不同场景下进行变体运动并保持高效作业的工作模式。

设计过程中，基于青蛙运动学与力学分析并结合所学知识，完成零部件的设计以及驱动件和标准件的选型；然后使用SolidWorks，完成三维建模；再利用Ansys，对关键零部件进行刚度强度校核并进行运动仿真；最后使用AutoCAD，绘制二维零件图与装配图。结合理论计算和模拟仿真分析，水陆两栖仿生青蛙机器人具备稳定的水陆运动能力与高效的模式切换效率，具有广阔的应用前景。