[发明专利]基于转动盘圆柱销驱动机构的跳跃机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种跳跃机器人，具体说是涉及一种基于转动盘圆柱销驱动机构的跳跃机器人。

背景技术

众所周知，随着科学技术的日新月异，机器人研究领域已经成为国际学术界的热点。随着机器人应用范围日益广泛，机器人面临的工作环境也越来越复杂，这就要求机器人具有较强的自主运动能力和环境适应能力。而目前的地面机器人(如轮式机器人、履带机器人)在非结构化的地面应用中具有很大的局限性，跳跃机器人具有越障能力强、反应速度快的特点，因此，在星际探索、军事侦察、救灾等领域有着广阔的应用前景，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。

美国国家宇航局(NASA)喷气动力实验室(JPL)与加利福尼亚技术学院联合研制了三代跳跃机器人，旨在解决星际探索中漫游车(Nanorover)在崎岖地形下活动范围有限的问题；日本东京大学科研人员研制了类似袋鼠的跳跃机器人Kenken，能够完成稳定的跳跃动作；国内的浙江大学研究人员根据叶蝉跳跃机理研制出的GRILLO Ⅱ步态规划与叶蝉跳跃步态相似，完成了叶蝉跳跃功能的仿生；西北工业大学研究人员根据袋鼠生物体运动结构和跳跃特点，提出了仿袋鼠柔性跳跃机器人伪刚体机构模型。

虽然国内外跳跃机器人的研究已取得了一些积极进展，但该方向在国际上仍处于初步研究阶段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于转动盘圆柱销驱动机构的跳跃机器人，旨在通过对跳跃机理研究基础上进行跳跃机器人的设计。利用杠杆原理配合螺旋弹簧结构实现跳跃腿的弹性储能；通过转动盘上的圆柱销及圆柱销端部的滚动轴承结构结合跳跃腿部转动杆件和螺旋弹簧达到跳跃目的。

本发明所采用的技术方案是：

在机体上安装有实现驱动功能的动力传输装置；在机体的两侧安装有储能装置和稳定支撑装置；其中：

1) 动力传输装置： 

机体两侧板间安装有电机、二级齿轮轴、三级齿轮轴，在电机轴上装有第一小齿轮，在二级齿轮轴上装有第二小齿轮和第一大齿轮，在三级齿轮轴上装有第二大齿轮，位于两侧板外侧三级齿轮轴的两端分别安装有第一、第二转动盘，电机轴上第一小齿轮与二级齿轮轴上的第一大齿轮啮合，二级齿轮轴上的第二小齿轮与三级齿轮轴上的第二大齿轮啮合；在第一、第二转动盘上对称安装有第一、第二圆柱销，在第一、第二圆柱销端部分别安装滚动轴承。

2)稳定支撑装置：

机体两侧板上靠近第一小齿轮处分别对称安装有第一、第二销钉，两个前腿固定块分别穿过第一、第二销钉与机体两侧板固定，两条前腿的一端分别与各自的前腿固定块固定，机体两侧板上靠近第二大齿轮下部分别安装有后腿固定块，两条后腿的一端分别与各自的后腿固定块紧固。

3)储能装置：

在第一、第二销钉分别安装第一、第二弹簧挡圈，机体两侧板上靠近后腿固定块处分别装有第三、第四销钉，在第三、第四销钉端部分别安装第三、第四滚动轴承，第三、第四滚动轴承上分别安装跳跃腿，两个弹簧的一端分别勾住第一、第二销钉，另一端分别勾住各自的跳跃腿末端伸出杆。

本发明具有的有益效果是：

(1) 本跳跃机器人前腿和后腿采用弹性模量较大的材料，不但可以保证在弹跳腿转动过程中前腿或后腿能够接触地面，使本跳跃机器人保持稳定，而且在本跳跃机器人落地时前后腿还具有缓冲吸振功能，减小了落地过程中的碰撞损坏率。

(2) 齿轮轴与齿轮采用过盈配合，齿轮的定位方式简单可靠。

(3) 触发装置中的转动盘上的圆柱销端部具有滚动轴承，与弹跳腿接触过程中采用滚动摩擦，减少了能量消耗，当转动盘上的圆柱销到达后腿端部时实现圆柱销与后腿分离，实现触发，从而完成跳跃功能，触发方式简单可靠。

(4) 本机构可以通过更换不同尺寸的转动盘来驱动跳跃腿，不但保证弹簧的储能量可调，而且还能实现跳跃角度的可调。

本发明可以作为探测仪器的运动载体，通过添加由PIC-18LF4520单片机为主控芯片配备超声波测距传感器、光电编码盘、红外接收器及直流电机控制芯片L298N等组成的控制电路板，可以实现该机构的无线控制，从而可将该机构应用于军事勘察、科学研究、太空探索等领域。

附图说明

图1是本发明跳跃机器人总体结构示意图。

图2是本发明跳跃机器人总体结构俯视图。

图3是本发明跳跃机器人前腿结构示意图。

图4是本发明跳跃机器人后腿结构示意图。