2023年9期众创空间科技创新与应用TechnologyInnovationandApplication八足机械螃蟹设计及其运动分析陈书鸿1，刘方庆1，林益凡2，郭金泉1*（1.福州大学机械工程及自动化学院，福州350000；2.福建信息职业技术学院，福州350000）在许多河道、沿海区域都有蟹类的身影。蟹的尾部造型与其他的十目足不一样，卷缩于胸腔底下，背甲一般会更宽阔。胸足长在胸腔两侧，一对大螯是由首对胸足转化而成。寻常滨蟹的横行步态更是广为人知，这亦是大多数蟹类所共有的特点[1]。晚唐时期的诗人皮日休在《咏蟹》[2]一诗中说螃蟹“海龙王处也横行”。由此可见，“横行霸道”已经成为对蟹类的第一印象；而它那一对大螯更是让它“威风”不减。目前有部分学者根据螃蟹的外形等特点，开展了仿真机械螃蟹的研究。韩国海洋科学研究院与韩国5所高校共同开发了“螃蟹”型机器人[3]，其具有多个活动枢纽，下潜深度达200m，超声波摄像头保证在水波浑浊时也能拍到机身15m之内的画面，该螃蟹机器人于2014年被运至彭木港投入“岁月号”沉船的搜救工作。美国西北大学技术员还自制出一种能站在硬币边沿的螃蟹[4]。该种微型的机械蟹能够“走动、屈曲、扭曲、拐弯和跳动”，研究组利用扫描的激光束在其身子的不同位置快速加热其身上的形状记忆合金材料，使其形变并进一步地促使机器人移动。国内首个自主研发的仿生螃蟹[1]，在2007年7月进行了上百次试验，最终成*通信作者：郭金泉（1979-），男，博士，副教授。研究方向为结构设计及仿真。摘要：该文对活体螃蟹的运动和大螯运作进行观察研究与尺寸测量，而后通过仿生学原理设计出一种八足、两钳组成的仿生机械螃蟹。通过建模构造出机械螃蟹的外形，并通过运动仿真验证机械螃蟹运动的可行性。结果表明，蟹类横向运动与其身体结构相关，蟹的足部关节只能上下活动，导致其步足只能横向伸展或收缩，且八只步足紧密靠近，前后摆动容易干涉。相比前后行进，横向运动更加省力，受到的阻力更小，运动速度更快。蟹钳一部分固定、一部分运动，其夹取运动主要靠羽状肌肉的收缩实现，收缩长度短、拉力大。综合蟹类身体构造及其运动特性，其步足运动可由平面六杆机构模拟仿真；蟹钳运动可由双摇杆机构模拟仿真。对机械螃蟹进行类型综合和尺度综合，并进行运动仿真，使机械螃蟹能够模拟蟹类步足横向运动和夹取运动。关键词：机械螃蟹；仿生结构设计；步足机构；夹取机构；运动仿真中图分类号：TP241文献标志码：A文章编号：2095-2945（2023）09-0022-06...
