本项目通过仿生的方式设计了以轮的特殊结构实现两种不同行动方式的机器人,期望在平稳地面上使用轮式结构运动,在崎岖表面使用爪结构爬行,以实现对复杂地形的适应能力。机器人包括了车体、传动系统、轮爪系统三个主要部分,其中轮爪系统的灵感来源于兽爪的收放方式,在圆柱形的轮结构基础上加上了爪形的可以旋转收放的爪结构,使之收起时保持圆形的轮形态,张开爬行时能提高底盘高度,并在崎岖表面有更好的驱动能力。
我们希望机器人有能力在规整的地面和不规整的地面上行动,以适应复杂地形,用于灾害救援或地外星球探索;机器人可以加之以负载,以拓展其功能或担任运送物资的任务;机器人在行动过程中有能力保持稳定,减小颠簸的损害,其中在不规整地面上可以保持相对的稳定,以使机器人不至于卡住或侧翻导致无法继续任务;我们追求轻量化设计,以提高其灵活性和功重比,提高其行动能力;此外,应追求简化设计,以提高在恶劣环境中的生存性和维修难度。
我们在CAD软件上建立了机器人的设计模型,考虑了其加工方案和连接方式的选择,并基于在多种不同崎岖地面运动能力的考虑进行了设计优化。机器人采用了六个轮爪系统,以六边形顶点的排布与地面接触,通过控制相位的方式实现爪形态的交替触地,最大限度的简化了传动系统的设计;轮爪系统的交接曲线通过几何关系设计,通过滑槽和舵机进行固定和模式切换;我们对车体结构进行了设计,使在轮爪系统不干涉的前提下优化了整体的尺寸比例,以提高其在不规整地面的行动能力。