


























近年来,仿生机器人的发展已成为机器人设计领域的研究热点,机器人设计
的灵感通常来源于自然界的动植物。随着科学技术的发展,各类移动类仿生机器
人及弹跳型仿生机器人因多样化的任务形式的普及,其不足逐渐显露;而两栖动
物由于具有独特的生理结构形式,在工作中适应环境改变的能力、运动时做出动
作的灵活性等方面有着得天独厚的优势,所以,怎样去构思一种两栖类仿生机器
人时国内外学者所广泛关注的。本文主要介绍了一种两栖类仿生青蛙机器人的
设计,拟解决仿生机器人结构复杂、适应环境变化能力差、水陆模式转换效率低
等问题;同时仿生青蛙机器人在军事侦察、星球探索等方面提供了无限可能。
机器人结构主要分为四个部分,分别是控制后肢蹬伸运动的蓄力传动机构、
实现运动体态转换的水陆转换装置、控制水陆运动方向的前肢-腹鳍复合机构和
单自由度五杆后肢。四个部分按照传动顺序依次安装配合在仿生机器人的底盘
上方,其中蓄力传动机构和水陆模式转换机构是整个机械结构的最核心两组部
件,蓄力传动机构上曲柄滑块的滑块结构推动传动轴顶部挡块,并利用轴的转动
几何特性促使与其连接的钩簧实现势能的循环释放,借助棘轮结构实现自锁,从
而循环往复弹跳;负责水陆模式转换的变体机构由舵机控制,在水压力传感器控
制下可绕与身体前后轴线平行方向转动固定角度,实现腿部运动姿态变化;前肢
-腹鳍复合机构、单自由度五杆伸缩腿分别对应运动方向控制、弹性势能-运动动
能转换功能,四个部分相互配合,在特定环境下可以自动切换不同的工作模式。
本设计通过所学知识,结合仿生青蛙机器人的应用场合,完成各机构零部件
的设计,同时也包含各类标准零件的选型等;随后使用 SolidWorks 建模,对关
键零件进行强度仿真和运动仿真,最后使用 AutoCAD 软件完成总体装配二维图、
部分关键部件装配图以及主要零件图。结合理论计算和三维仿真分析,所设计的
仿生青蛙机器人可以实现变环境工作要求,且在不同场合的工作效率较高,具有
较好的市场应用前景。