仿生青蛙机器人结构设计121课件.pptxVIP

仿生青蛙机器人结构设计（1）

课程结构6.1仿生青蛙机器人介绍 6.2仿生青蛙机器人结构设计（1）6.3仿生青蛙机器人结构设计（2）6.4仿生青蛙机器人结构优化

目录01.整体驱动结构分析02.设计方案的选取

01整体驱动结构设计PARTONE

一、整体驱动结构设计（一）整体架构驱动装置的总体布局围绕实现青蛙式运动展开。主要包括动力源、传动机构和执行部件。动力源为整个装置提供能量，传动机构将动力传递到执行部件，执行部件完成具体的运动动作。总体布局动力源通常安装在机器人的主体部分，以保证重心稳定。例如采用小型电机作为动力源，安装在机器人的腹部位置，便于向腿部传递动力。动力源位置传动路线从动力源出发，经过一系列的齿轮、链条或连杆等部件，将动力传递到腿部关节。合理的传动路线能提高动力传递效率，减少能量损失。传动路线执行部件主要分布在机器人的腿部，包括关节和脚掌等部分。关节负责实现腿部的弯曲和伸展，脚掌则提供支撑和抓地力；确保机器人稳定运动。执行部件分布

一、整体驱动结构设计（二）关键部件01动力电机动力电机是驱动装置的核心部件之一，为机器人提供动力。选择合适功率和转速的电机至关重要，例如在小型仿生青蛙机器大中，可选用低功率、高转速的直流电机。02关节结构关节结构决定了机器人腿部的灵活性。采用类似青蛙关节的设计，能实现多自由度的运动。例如使用球铰关节，可使腿部在多个方向上灵活转动。03传动齿轮传动齿轮用于改变动力的传递方向和速度。不同大小和齿数的齿轮组合，能实现不同的传动比。比如通过大齿轮带动小齿轮，可提高输出转速。04弹性元件弹性元件如弹簧；能储存和释放能量，增强机器人的跳跃能力。在起跳时，弹簧被压缩储存能量，落地时释放能量，减少冲击力。

一、整体驱动结构设计（三）材料选择首先要考虑材料的强度，以承受机器人运动时的各种力。例如腿部的材料需要有足够的强度，防止在跳跃过程中发生断裂。可选用高强度的铝合金材料。强度要求重量控制在保证强度的前提下，要控制材料的重量。较轻的材料能降低机器人的能耗，提高运动效率。比如使用碳纤维材料制作部分部件，既轻便又坚固。材料的耐磨性也很重要，特别是关节和脚掌等部位。耐磨材料能延长部件的使用寿命，减少维护成本。例如在关节处使用磨的工程塑料。耐磨性成本考量最后要考虑材料的成本，在满足性能要求的基础上；选择性价比高的材料。可以通过对比不同材料的价格和性能，做出合理的选择。

一、整体驱动结构设计（四）动力来源电机驱动是常见的动力来源方式。电机通过电能转化为机械能，为机器人提供动力。例如直流电机具有调速方便、控制简单的特点，适用于小型仿生青蛙机器人。电机驱动液压驱动液压驱动利用液体的压力来传递动力。它具有输出力大、运动平稳的优点；适合大型仿生青蛙机器人。比如在需要承载较重设备的机器人中，可采用液压驱动。气动驱动通过压缩空气来产生动力。其响应速度快，成本较低。在一些对运动速度要求较高的机器中，可选用气动驱动。例如在快速跳跃的机器人中应用。气动驱动混合驱动混合驱动结合了多种动力源的优点。例如将电机驱动和液压驱动相结合，既能实现精确控制；又能提供较大的输出力。在复杂任务的机器人中具有很好的应用前景。

02设计方案选取PARTTWO

二、设计方案选取主体材料选用具有一定强度和韧性的3D打印材料，如PLA塑料。它不仅易于打印成型，而且质量较轻，能减轻机器人的整体重量，提高运动效率。例如，在制造机器人的躯干和四肢时，使用PLA材料可以保证结构的稳定性。01主体材料关节部分需要使用耐磨、灵活的材料，如硅胶。硅胶具有良好的弹性和柔韧性，能够模拟青蛙关节的活动。在机器人的腿部关节处使用硅胶材料，可以使关节运动更加顺畅，减少磨损。02关节材料传感器材料要具备高灵敏度和稳定性。例如，选用压电陶瓷材料制作压力传感器，能够准确地感知机器人与地面的接触力。这样；控制系统可以根据传感器反馈的信息，调整机器人的运动姿态。03传感器材料电池材料选择能量密度高、寿命长的锂电池。锂电池能够为机器人提供持续的动力，并且充电时间相对较短。例如，采用18650锂电池；其容量大、性能稳定，能满足机器人长时间工作的需求。04电池材料（一）整体架构

二、设计方案选取（二）功能设计跳跃功能跳跃功能是仿生青蛙机器人的核心功能之一。通过优化腿部结构和动力系跳跃功能统，使机器人能够实现高效的跳跃。例如，设计合理的腿部杠杆结构，配合强大的电机驱动，让机