燃爆直线型弹跳驱动器分析与试验  

Analysis and Experiment of Combustion Powered Linear Actuator for Hopping

作　　者：栾云广[1] 王化明[1,2] 赵东标[1] 王振[1] 张克通[1] 

机构地区：[1]南京航空航天大学江苏省精密与微细制造技术重点实验室,江苏南京210016 [2]流体动力与机电系统国家重点实验室,浙江杭州310027

出　　处：《机器人》2015年第4期499-505,共7页Robot

基　　金：流体动力与机电系统国家重点实验室开放基金(GZKF-201406);江苏省自然科学基金(BK2011735)

摘　　要：为精确控制采用燃爆直线型驱动器(combustion powered linear actuator,CPLA)的弹跳机器人,对影响CPLA驱动弹跳性能的因素进行了分析.首先根据CPLA的工作过程建立了CPLA的动力学模型,得到性能参数;然后试验分析氧化剂一氧化二氮(N2O)与燃料丙烷(C3H8)摩尔比、两者的充气压力对CPLA输出性能的影响.试验结果显示:影响确实存在,当摩尔比为9.91时,CPLA驱动弹跳高度最高,质量3.17 kg弹跳机构弹跳高度为3.2 m,CPLA能量利用率8.4%,弹跳效率7.01%.CPLA在驱动弹跳过程中输出很高的平均功率,并且具有很大的功率质量比.To accurately control a hopping robot with combustion powered linear actuator （CPLA）, factors that influence the hopping-driving performance of CPLA are analyzed. Firstly, dynamic model is set up according to the working process of CPLA, and performance parameters are obtained. Nextly, how the mole ratio of oxidizer （nitrous oxide N20） to fuel （propane C3H8） and injection pressures of the two gas influence the output performance of CPLA are analyzed by experiments. Results show that the influence do exist, when the mole ratio is 9.91, the hopping height of CPLA reaches a maximum, and a 3.17 kg hopping mechanism can hop as high as 3.2 m. CPLA energy efficiency is 8.4% and hopping efficiency is 7.01%. The CPLA outputs a high average power, and is of a large power-mass ratio during the driving hopping process.

关 键 词：燃爆驱动器 弹跳机器人 试验分析 输出性能 

分 类 号：TP24[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]