[发明专利]具备轮动功能的弹跳机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种弹跳机器人，尤其是能实现轮动、跳跃运动功能且正反面着地后均能继续运动的一种具备轮动功能的弹跳机器人。

技术背景

随着星际探索活动的增加，传统的机器人及其运动形式，已经不能适应星际探索中日益复杂的工作环境。由于星球探索中很多星球具有低重力加速度的特性，采用跳跃运动形式有利提高越障能力。因此，跳跃机器人作为非结构环境下运动装置已成为广泛关注的研究热点。此外，跳跃机器人在环境监测、城市反恐、地震救灾等方面也有广泛的实用意义。

国外在跳跃机器人方面已有一些研究成果。如：由Carnegie-Mellon University的Raibert等人研制的单腿跳跃机器人，由两汽缸驱动，通过汽缸控制腿部伸缩实现三维的跳跃运动；Fredkin发明的“Hinge”，由关节驱动，可进行姿态控制和调整；美国Carmegie Mellon University研制的bow leg hopping robot利用电机拉动绳索驱动弓形弹性腿储能实现跳跃；在实验室中已实现跳跃功能，但该类设计中机器人存在静态不稳定、外接大量设备等问题而难以实际应用；NASA已研制出三代跳跃机器人，其中第一代能为球形机器人，能实现跳跃功能，但其起跳方向调整系统鲁棒性不够，起跳角不可调；第二代蛙形跳跃机人，在跳跃功能的基础上添加了落地后姿态调整功能，但其能量利用率不够高，且运动形式单一；第三代轮式跳跃机器人可以实现轮动和跳跃两种运动形式，但是落地后减振和翻转等存在问题。日本针对MUSES-C计划研制的Minerva、意大利研制的Grillo系列机器人等均存在运动形式单一、落地翻转后不能继续运动等问题。

国内有部分院校展开了跳跃机器人的相关项目。如：西北工业大学葛文杰等对袋鼠跳跃运动及其仿生机器人进行了研究、哈尔滨工业大学从理论上对连续弹跳机器人进行了研究、同时提出了仿青蛙跳跃机器人和仿蝗虫跳跃机器人、上海交通大学提出了一种单腿跳跃机器人，南京航空航天大学针对弹跳式机器人及其落地冲击进行了研究，浙江大学研制了仿叶蝉的小型跳跃机器人。跳跃机器人的研究已成为解决机器人在非结构环境下运动的一个广泛关注的研究热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具备轮动功能的弹跳机器人，利用轮动驱动电机和齿轮传动实现轮式运动；利用跳跃驱动电机和缺齿齿轮与齿轮啮合阶段储存弹性能；利用缺齿齿轮与齿轮脱离啮合时，释放储存的弹性能实现跳跃运动。

本发明所采用的技术方案是：

本发明在机体上安装有轮动机构和弹跳机构。其中：

1）所述的机体：机体为U形框架结构，两竖边上前后两端分别对称开有两个圆形通孔，两竖边上中间分别对称开有两个螺纹孔，横边内沿两竖边方向依次有三根横梁，第一根横梁上开有与第一根横梁平行的矩形通孔、远离横边的一端开有圆形通孔，第二根横梁上开有弧形通孔，第三根横梁上开有圆形通孔；

2）所述的轮动机构：包括第一驱动电机、第一齿轮、第二齿轮、第一转轴、第一转轴齿轮、第一滚动轮、第二转轴、第二转轴齿轮、第二滚动轮、从动轮、第一驱动电机轴；在机体U形框架一竖边内侧中间装有第一驱动电机，第一驱动电机轴上依次装有第一齿轮和第二齿轮，第一驱动电机轴支承在第一根横梁的圆形通孔内，第一驱动电机轴与机体横边间的一竖边内侧装有第一转轴，第一转轴的两端分别支承在机体一竖边圆形通孔和第三根横梁上圆形通孔内，伸出机体一竖边外的第一转轴上装有第一滚动轮，位于机体内的第一转轴上装有第一转轴齿轮，第一转轴齿轮和第一齿轮啮合，第一根横梁与机体的另一竖边内侧装有第二转轴，第二转轴的一端支承在机体另一竖边圆形通孔内，第二转轴的另一端穿过与第一根横梁平行的矩形通孔支承在第二根横梁的弧形通孔内，在第二根横梁和第一根横梁间的第二转轴上装有第二转轴齿轮，第二转轴齿轮和第二齿轮啮合，第一齿轮和第二齿轮大小相同，第一转轴齿轮和第二转轴齿轮大小相同；