本技术介绍了一款具有弹性关节的四足坡道步行器科普教具及其行走方法。该步行器由模拟人体骨架、四条腿和四个弹性关节构成,骨架设有四个关节接口,模拟腿上端也配备有关节接口。关节采用弹性材料制成直角构件,通过矩形空腔与骨架和腿的接口连接,形成稳定的弹性关节结构。该设计简化了结构,采用插件式组件,并利用弹性材料实现非铰链结构下的稳定步行,适用于力学和材料学的科普教育及青少年科技创新探索,具有显著的教育示范价值。
背景技术
被动动力坡道步行器是一种仅依靠自身重力在斜坡上行走的机器人。这种机器人步行的周期性和稳定性探究具有重要意义,它能帮助我们了解四足动物的行走模式以及如何更有效地行走。现有的研究主要设计了关节为铰链形式的坡道步行器,并通过绘制相图来分析极限环存在,进而研究它的周期性和稳定性。然而,虽然现有研究在铰链关节和主动动力馈入情况有了深入的研究,但仍然缺少对弹性关节和较为简单模型的步行可行性的研究。由于弹性关节本身性质,在步行器下坡过程中存在重力势能转换为弹性势能储存并释放的过程,这会影响此机器人的运动状态。
实现思路