仿生機(jī)器人爬蟲

彭　珊　莊　璐　曦

我們的家在南方丘陵地帶。每到春夏季節(jié)，房前屋后總可以發(fā)現(xiàn)許多小爬蟲，它們滿世界悠閑地轉(zhuǎn)悠著。我們曾把它們逮住，囚禁在玻璃瓶中進(jìn)行觀察，從中受到不少啟發(fā)。它們那奇特的身軀，眾多的長腿，爬墻下地，翻窗穿洞的本領(lǐng)，不正是我們研制機(jī)器人仿生技術(shù)所追求的嗎?通過思考、研究，我們在老師的指導(dǎo)下，參考蒸汽火車車頭的機(jī)械運(yùn)動，根據(jù)曲軸連桿的工作原理，設(shè)計(jì)制作了一個(gè)仿生機(jī)器人爬蟲，它的主要特點(diǎn)是將機(jī)械的輪式運(yùn)動改為模仿動物的爬行運(yùn)動。

我們設(shè)計(jì)制作的這個(gè)仿生機(jī)器人爬蟲，是以蝎子為原形設(shè)計(jì)的，因?yàn)?，蝎子的生理特征非常適合我們的創(chuàng)作意圖。蝎子的首部有一對有力且粗大的鉗形觸肢，有一般昆蟲所沒有的8只步足，口器兩側(cè)生有一對螯肢，螯肢前端有鋸齒突起便于捕取東西，還有橢圓形的軀干和細(xì)長分節(jié)上翹如尾巴狀的后腹部。蝎子的這些生理特征，給仿生機(jī)器人今后的實(shí)際應(yīng)用提供了很好的幫助。例如，我國登月計(jì)劃中的月球采樣車，如果采用蝎子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，那它首部的鉗形觸肢與口器兩側(cè)的螯肢，就是非常棒的機(jī)械臂了，可很好地發(fā)揮采樣、開道等功能。橢圓形的身軀就是大容量的儀器設(shè)備倉和儲運(yùn)倉，細(xì)長上翹的后腹部，可以設(shè)計(jì)成起重臂和高空采樣、觀察、自衛(wèi)的平臺。8只修長的步足，將在荒漠的月球上行走自如。

我們設(shè)計(jì)制作的這個(gè)仿生機(jī)器人爬蟲，是先用門窗鋁合金邊角料拼接起基礎(chǔ)框架，再利用螺絲標(biāo)準(zhǔn)件的特性加工成曲軸，焊接上用銅片作成的支架，安裝在框架上，這樣，蝎子的基本骨架就制作完成了。然后，我們用舊雨傘骨架和電視機(jī)天線通過精心設(shè)計(jì)和加工，做成可伸縮的步足，用小螺絲將其裝在曲軸連桿上，再安裝上從廢玩具上取下的電機(jī)和減速齒輪，這樣，蝎子的行動裝置就基本完成。接上電源，在曲軸和連桿的作用下，蝎子的步足就可以前后移動了。蝎子的軀干外形蝎子的組裝制作便進(jìn)入了尾聲。最后，我們給它安裝控制器和傳感器并進(jìn)行程序編制，使其完成行走、轉(zhuǎn)向、后退、避障及尾部左右搖擺、尾部鉤刺向后伸直反彈等動作。