[发明专利]仿蝗虫弹射机理的跳跃机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种跳跃机器人结构，具体说是涉及一种仿蝗虫弹射机理的跳跃机器人结构。

背景技术

众所周知，通过千百万年的自然选择和长期进化，自然界中的生物对外界环境产生了极强的适应性，在运动机理、能量传递、信息交换等方面表现出高度的合理性。仿生学与机器人学的融合促进了仿生机器人的发展，使其具有较强的地形适应能力和自主运动性能，因此仿生机器人的研究已成为当前机器人领域的热点，各国的相关科研机构在该方面取得了一些积极的研究进展。

NASA研制的第二代蛙形跳跃机器人利用单电机实现了机器人跳跃翻身等一系列动作，提出跳跃机器人最小模型；瑞士洛桑理工大学研制的跳跃机器人，模仿蝗虫腿部跳跃机理，实现了生物体功能仿生；意大利理工学院和浙江大学合作研制的GRILLO Ⅱ利用四杆机构实现腿部运动与利用高速摄像机获取的叶蝉运动轨迹三维信息相一致，提高了跳跃机器人的弹跳性能。

虽然仿生跳跃机器人研究取得了一些积极进展，但该方向在国际上仍处于研究阶段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种仿蝗虫弹射机理的跳跃机器人，根据蝗虫后腿弹射杠杆效应，利用杠杆配合弹簧结构进行后腿关节的弹性储能；通过电机、丝杠及丝杠螺母、楔形块结构结合腿部转动杆件达到弹射。

本发明所采用的技术方案是：

本发明包括机体、与机体前端连接的前腿和与机体后端连接的后腿机构；其中：

1)机体：包括电机，减速器，联轴器，传动丝杠，光杠支撑座，丝杠螺母，传动光杠，滚动轴承，支撑杆固定螺钉，双支撑杆，压缩块伸出杆，压缩块，丝杠螺母上滚轮和丝杠螺母上端两拨杆；在机体下板的一端下表面安装前腿，机体下板的一端上表面安装电机，电机通过减速器和联轴器与传动丝杠的一端相连，机体下板的另一端上表面垂直安装机体后板，传动丝杠的另一端安装在机体后板下端的滚动轴承孔中；丝杠螺母与传动丝杠构成螺旋副，丝杠螺母下端与安装在机体下板的传动光杠中，能沿传动光杠滑动，丝杠螺母沿径向的上端有两根拨杆；机体后板上端安装有与机体下板平行的、并朝向电机方向的机体上板，位于机体上板下部的双支撑杆的一端与机体后板连接，双支撑杆的另一端与机体前板连接；压缩块的两个孔与双支撑杆构成滑动配合，压缩块能够与安装在机体后板上的弹簧相离合；

2)后腿机构：包括连接弹簧支架，弹簧组，倒U形后腿，连接杆件，弹簧压板，压缩块中的弹簧、压缩块上滚轮，第一楔形块，第一楔形块上滚轮，第二楔形块和后腿动力传动杆；倒U形后腿跨接在机体上板两侧，机体上板两侧面分别安装连接杆件，两根连接杆件的一端与机体上板固定，另一端与倒U形后腿中部铰接，机体上板上表面安装连接弹簧支架，弹簧支架与倒U形后腿的顶部杆之间以弹簧组连接，压缩块内部开有阶梯形方孔，阶梯形方孔中安装第一楔形块，压缩块两侧面分别安装伸出杆，每根伸出杆上分别安装压缩块上滚轮，第一楔形块下端安装压缩块上滚轮；第二楔形块安装在机体后板中部，其上表面与安装在丝杠上的丝杠螺母上端两拨杆上表面高度相同，压缩块下表面高于第二楔形块上表面，丝杠螺母上端两拨杆中间的宽度大于第二楔形块的宽度并且小于第一楔形块的宽度，第一楔形块 底端的高度介于第二楔形块上下表面之间。

所述的压缩块内部开有阶梯形方孔，第一阶孔尺寸与第一楔形块下端相同，第二阶孔尺寸与第一楔形块 上端相同，第三阶孔尺寸与弹簧压板尺寸相同，第一楔形块安装在第一阶孔中，第一楔形块上表面安装两个弹簧，弹簧压板通过螺钉联接固定在第三阶孔中，从而使第一楔形块和压缩块中的弹簧嵌入压缩块中，用螺钉将弹簧压板固定在压缩块上，保证第一楔形块作上下移动。

所述的第一楔形块的横向长度大于丝杠螺母上两拨杆之间的横向距离 ，丝杠螺母上两拨杆间横向距离大于第二楔形块的横向距离，从而能保证丝杠螺母在第二楔形块中移动，而第一楔形块随压缩块弹回。

本发明具有的有益效果是：

(1)前腿采用减振弹片，用于实现落地的缓冲吸振功能。

(2)采用丝杠传动，可以获得较大的轴向力，用较少的零部件实现弹跳，失效率低。

(3)触发装置中采用2个楔形块的几何形状配合第一楔形块的移动完成压缩块的弹回，触发方式简单可靠。

(4) 本机构将电机及减速器置于机体下方，从而降低了机体的重心，提高了机体的稳定性能。

(5)机体的后板与压缩块之间的弹簧在触发过程中作用于压缩块的推力使压缩块实现快速释放，从而减少对腿部运动的影响。