漂浮问题的可行性分析 目前机器人采用的漂浮原理主要有两种，浮力原理和疏水材 料的表面张力原理 表11各国仿生水龟机器人性能对比表 研究 腿部 腿部处理 狗了 驱动 划水 质量 负载自 速度 单位 材料 方式 原理 方式 方式 (g) 重比 (cm/s) 卡内基梅 钢丝 Teflon塑 表面 压电 单叶 1.0 0.06 2.3 隆大学 料涂层 张力 驱动 腿 卡内基梅 不锈 Teflon塑 表面 直流 双叶 6.13 0.48 8.7 隆大学 钢丝 料涂层 张力 电机 腿 MIT 不锈 防水处理 表面 弹性 单叶 0.35 0.08 20 钢丝 张力 带 腿 哥伦比亚 铝、不 碳纳米管 表面 直流 单叶 20.0 025 10 大学 锈钢 张力 电机 腿 日本中央 树脂 无 浮力 直流 单叶 219 0.45 14.5 大学 电机 腿 河北工业 塑料 无 浮力 电磁 单叶 95.1 0.42 15 大学 泡沫 驱动 腿
漂浮问题的可行性分析 目前机器人采用的漂浮原理主要有两种，浮力原理和疏水材 料的表面张力原理
漂浮问题的可行性分析 表面张力原理： 机器人的金属支撑腿经过特殊处理后，使得支撑腿具有疏水性能 疏水材料和水面接触时产生表面张力，从而使得机器人漂浮在水 面上。采用这种原理疏水材料不会进入水中，能够正真实现材料 仿生和功能仿生，运动时水面波纹小。如今使用的疏水材料主要 有Teflon?塑料涂层、碳纳米管等微纳米材料
漂浮问题的可行性分析 表面张力原理： 机器人的金属支撑腿经过特殊处理后，使得支撑腿具有疏水性能， 疏水材料和水面接触时产生表面张力，从而使得机器人漂浮在水 面上。采用这种原理疏水材料不会进入水中，能够正真实现材料 仿生和功能仿生，运动时水面波纹小。如今使用的疏水材料主要 有Teflon塑料涂层、碳纳米管等微纳米材料
漂浮问题的可行性分析 浮力原理 当物体放置于水中时，物体的浮力大于重力，就能漂浮在水面上， 比较容易实现。采用浮力制造的机器人负载能力大，但会浸入水中，运 动时受到流体绕流的影响，产生的波纹较大。如今使用的材料主要有泡 沫塑料、树脂等。 图1-7日本中央大学的水黾机器人 图1-8河北工业大学研制的机器人
漂浮问题的可行性分析 浮力原理： 当物体放置于水中时，物体的浮力大于重力，就能漂浮在水面上， 比较容易实现。采用浮力制造的机器人负载能力大，但会浸入水中，运 动时受到流体绕流的影响，产生的波纹较大。如今使用的材料主要有泡 沫塑料、树脂等
拟解决的问题之二：驱动总体结构问题 在解决了水上漂浮问题后，如何使其在水面运动是第二个要考 虑的问题。要想机器人实现直线、转向等灵活运动，就需要设计出 合理的驱动机构，保证机器人的灵活性和平稳性。 前支撑腿 驱动舱 11 后支撑腿 a)水黾生物图 b)水黾的结构尺寸
拟解决的问题之二：驱动总体结构问题 在解决了水上漂浮问题后，如何使其在水面运动是第二个要考 虑的问题。要想机器人实现直线、转向等灵活运动，就需要设计出 合理的驱动机构，保证机器人的灵活性和平稳性
水黾滑行状态分析 当水黾在水面上滑行时，分直线滑行和转向滑行两种。 当向前直线滑行运动时，水黾的前后四条腿保持与水面接触， 左右两条驱动腿按相同的运动规律前后滑动；当转向运动时，如向左 转向运动，水黾的左驱动腿和前后四条支撑腿均保持不动，右驱动腿 进行划水，这样就实现了向左转弯运动。 a)向前直线滑行运动 b)向左转向滑行运动 图2-5水黾的滑行运动方式
水黾滑行状态分析 当水黾在水面上滑行时，分直线滑行和转向滑行两种。 当向前直线滑行运动时，水黾的前后四条腿保持与水面接触， 左右两条驱动腿按相同的运动规律前后滑动；当转向运动时，如向左 转向运动，水黾的左驱动腿和前后四条支撑腿均保持不动，右驱动腿 进行划水，这样就实现了向左转弯运动