韩忠华

摘要：介绍了一种基于电磁驱动结构的爬行机器人的研究与设计，系统的研究了其结构形式和驱动方式，详细的讨论了其行走原理。研究证明该爬行机器人具有结构简单、易于控制、稳定性好等优点。

关键词：电磁驱动；爬行机器人；运动分析

引言

爬行机器人是机器人领域重要的发展分支。近年来，国内外学者对尺蠖、蛇、蚯蚓等生物在复杂环境下有效运动机制展开了大量研究，根据其运动原理设计出尺蠖式、蛇形、蠕动式等多种类型仿生爬行机器人。除了传统的刚性结构，自由度更高、适应性更强的软体柔性结构也不断被尝试应用，并取得了良好的效果。

爬行机器人的驱动方式较多，如常规的电机驱动、记忆合金驱动（SMA）、气动、电活性聚合物驱动和化学驱动等。借助以上驱动方式，仿生爬行机器人可以完成蜿蜒或伸缩等基本动作，实现本身的行走。

值得指出的是，对仿生类爬行机器人的研究紧密结合了其实际应用需求。如：针对狭小、粗糙、陡峭、崎岖的复杂环境下（如灾难废墟内）探寻、搜救等应用，研发了稳定性好、横截面小、自由度高的蛇形机器人[1]；针对工业管道的监测、检修等应用，研发了简单紧凑、运行平稳、可靠性高的尺蠖式机器人[2]；而在医疗领域，适合柔软、弯曲环境下的运动蠕动式机器人得到了良好的应用与发展[3]。

本文针对狭小的平面使用环境，设计了一种基于电磁驱动的爬行机器人，结构简单，控制简便，横截面积小，行走效率高，适合在缝隙中穿行。……