哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 构。 (⑤)微传感和微驱动问题微型仿生机器人有些己不是传统常规机器人 的按比例缩小，它的开发涉及到电磁、机械、热、光、化学和生物等多学科。 对于微型仿生机器人的制造，需要解决一些工程上的问题。如动力源、驱动 方式、传感集成控制以及同外界的通讯等，实现微传感和微驱动的一个关键 技术是机电光一体结合的微加工技术。同时，在设计时必须考虑到尺寸效应、 新材料、新工艺等问题。 此外，还有能量代谢效率和仿生材料优化方面的问题。 1.3弹跳机器人的研究综述 1.3.1弹跳机器人的研究现状 弹跳机器人的优秀的越障能力很早就受到人们的关注。早在1969年美国 就有人研制弹跳机构以用于月球探索)。根据当时“阿波罗”号飞船登月时 的数据以及后期的试验与计算，列出了在月球上三种运动方式的比较（如 表1-1所示)。可见，弹跳机在星际探索中是一种非常高效的方式。由于弹 跳运动的突然性与爆发性有助于机器人躲避危险，所以随着近期反恐活动和 战场侦察的需要，国外许多研究机构又开始从事微小弹跳机构的研究，并陆 续研究出一些原型实验机。 表1-1三种运动方式比较2) Table 1-1 The comparison of three different movement type 运动方式 活动距离(km) 重量(kg) 有效载荷(kg) 持续性 弹跳机 30 450 3小时 喷气式 7 205 7 131kg推进燃料的消耗时间 漫游小车 17 1750 更大 数小时 麻省理工大学腿实验室的Raiberta教授在1984年设计了一个单腿机器人， 这是世界上第一个以跳跃方式运动的机器人，机器人的运动被限制在一个平 面内，腿部装有汽缸，作用相当于弹簧，因此它在地面上的运动类似于一个 带弹簧的倒立摆2-l4l。目前跳跃机构的理论分析多继承Raibert的气体推动模 型，分析阐述种种非线性动力学现象，并应用了很多非线性动力学分析工具。 基本模型如图1-1所示，机构有一个X方向的平移自由度以及足部和躯体之 间的旋转自由度，其跳跃与落地过程经过运动学与动力学分析与计算后，只哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 3 构。 (5) 微传感和微驱动问题 微型仿生机器人有些己不是传统常规机器人 的按比例缩小，它的开发涉及到电磁、机械、热、光、化学和生物等多学科。 对于微型仿生机器人的制造，需要解决一些工程上的问题。如动力源、驱动 方式、传感集成控制以及同外界的通讯等，实现微传感和微驱动的一个关键 技术是机电光一体结合的微加工技术。同时，在设计时必须考虑到尺寸效应、 新材料、新工艺等问题。 此外，还有能量代谢效率和仿生材料优化方面的问题。 1.3 弹跳机器人的研究综述 1.3.1 弹跳机器人的研究现状 弹跳机器人的优秀的越障能力很早就受到人们的关注。早在 1969 年美国 就有人研制弹跳机构以用于月球探索[11]。根据当时“阿波罗”号飞船登月时 的数据以及后期的试验与计算，列出了在月球上三种运动方式的比较（如 表 1-1 所示）。可见，弹跳机在星际探索中是一种非常高效的方式。由于弹 跳运动的突然性与爆发性有助于机器人躲避危险，所以随着近期反恐活动和 战场侦察的需要，国外许多研究机构又开始从事微小弹跳机构的研究，并陆 续研究出一些原型实验机。 表 1-1 三种运动方式比较[2] Table 1-1 The comparison of three different movement type 运动方式 活动距离（km） 重量（kg） 有效载荷（kg） 持续性 弹跳机 30 450 7 3 小时 喷气式 7 205 7 131kg 推进燃料的消耗时间 漫游小车 17 1750 更大 数小时 麻省理工大学腿实验室的Raibert教授在 1984 年设计了一个单腿机器人， 这是世界上第一个以跳跃方式运动的机器人，机器人的运动被限制在一个平 面内，腿部装有汽缸，作用相当于弹簧，因此它在地面上的运动类似于一个 带弹簧的倒立摆[12~14]。目前跳跃机构的理论分析多继承Raibert的气体推动模 型，分析阐述种种非线性动力学现象，并应用了很多非线性动力学分析工具。 基本模型如 图 1-1 所示，机构有一个X方向的平移自由度以及足部和躯体之 间的旋转自由度，其跳跃与落地过程经过运动学与动力学分析与计算后，只