孙立华，朱人杰，徐成宇，曹晓捷

（1．长春工业大学 工程训练中心，吉林 长春 130012；2．长春理工大学 机电工程学院，吉林 长春 130022）

1 引言

仿生跳跃机器人涉及仿生学、机械学和控制学等多个学科，该类产品与技术多被用于外星探索等特殊环境领域，月球、火星等表面重力加速度远小于地球，跳跃机器人可以越过数倍、甚至数十倍于自身尺寸的障碍物。近年来，相关研究者们正试图研制能模仿动物运动机理的机构模型，例如：美国宇航局（NASA）下属的喷气动力学实验室（JPL）与加利福尼亚技术学院联合研制的仿青蛙弹跳机，用于扩大漫游车在星际探索中崎岖地形地貌下的活动范围[1]；S．H．Hyon和T．Mita通过模仿肌腱在跑和跳过程中起到的作用，设计的‘KenKen’机器人[2]有两个液压马达来模拟肌肉，和一根来模拟肌腱的弹簧组成，证明了此结构对腿型机器人小跑步态的有效性。文献[3]开展了对于仿袋鼠跳跃机器人的动力学、运动学特性的研究。为了能够很好地体现动物的运动原理机构模型，文献[4-5]分别从动物结构角度方面揭示后腿关节在起跳阶段的运动变化。即蝗虫后腿的膝关节是跳跃运动核心，轻质坚硬的胫节和柔性化的跗节等是跳跃的重要保证，一次成功的起跳需要后腿足够大的蹬地力和与之相对应的速度[6]。蝗虫具有很好的弹跳能力，（1．5～2．0）g重的蝗虫（SchistoGcerca Gregaria）用（9～11）mj的能量在 30ms内能使其自身加速到3．2m/s[7]，其最佳跳跃过程的加速度为重力加速度的19倍，蝗虫在运动中所表现出的驱动能量效率是巨大的。……