[实用新型]仿生跳蚤跳跃机构

说明书

技术领域

  本发明涉及一种仿生跳蚤跳跃机构，属于机电领域，用于仿生跳跃机构的开发研究。

背景技术

   随着人类科学技术的飞跃发展，对于运动仿生学机构的需要也日益迫切。以行走，奔跑，爬行功能为主，跳跃功能为辅的运动仿生学机构将是仿生机器人的重点发展方向。 

   从人们探索仿生足式机构到现在，对于一些基本的功能如行走，奔跑，爬行的研究已日趋成熟。如日本最新研制的机器狗可以熟练的模仿狗的步行姿态，美国极力开发的一款类人机器人完全模拟了人的腿部动作。

   根据科学家声明：“传统的微型轮式或普通的腿足机器人只能克服一些简单的障碍；当遇到复杂的地形危险的障碍时，那么跳跃无疑是唯一的方式了。”所以说，在保证原有基本可行的条件下，合理的改善跳跃这一项功能，不但是对运动仿生学的重大突破，更是对足式机器人未来憧憬的展望。

   根据某媒体报道，瑞士科学家最近也已设计出一种双腿微型机器人仿照蚱蜢，草蜢，蟋蟀的机制来存储能量，完成生理跳跃功能；不仅如此，国内哈尔滨工业大学在对蝗虫跳跃特性的分析中也做出了卓越的贡献。

   目前技术行当上有多种类型的跳跃机构。现有的如利用气缸做储力源，通过压缩空气产生反推进了带动机构向上跳跃；再有超越离合器与齿形带等装置作为传动机构，滑块通过传动装置在电机的驱动下可以在导轨上运动，双腿则在滑块的驱动下进行伸展与收缩从而完成跳跃动作；还有则利用伸缩弹性体加凸心轮结构。但这些跳跃机构在实用性，可靠性方面都存在一些问题。例如驱动装置过于繁杂，笨重；动力源不足，效率低；单次循环无法自我恢复等等。这些缺点导致了其实用性，可靠性大大降低，完全没达到预期效果。

   如果能设计出一种既灵巧轻便，又能量充足，还可自我恢复的仿生跳跃机构（仿跳蚤），这样便简化了结构，并改掉了现有机构的缺点，真实模拟了生物的运动机理和力学特性。

发明内容

本发明的目的在于针对已有跳跃机构存在的缺陷，提供一种仿生跳蚤跳跃机构，结构简单，灵巧轻便，转换效率高，可自我恢复进行循环跳跃。

为达到上述目的，本发明的构思是：

该跳跃机构工作方式唯一：如图1~5，当充满电的微型电池给电机通电后，电机装置上的小齿轮带动齿轮旋转，经过一系列传动比之后，促使凸轮缓缓旋转，在旋转的同时由于凸轮半径在逐渐变长，致使其向下压紧第1框架杆，第1框架杆与扭矩弹簧一端紧贴住，因此演变为压缩扭矩弹簧；与此同时，在平行四连杆机构的相互制约中，第3框架杆与第5框架杆间的夹角也同步变小，当凸轮旋转到极限位置即最长半径时，则扭矩弹簧被压缩都到最绷紧状态，此时蓄力值达到最大。在凸轮转到与框架脱离的一刻，存储在弹簧中的能量被瞬间释放，牵引连杆产生非常高的加速度，使整个机构向前向上跳跃。在下降接触地面的时候，底部的弹性底板可有效的缓冲避震，保持平衡。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种仿生跳蚤跳跃机构，包括一个变速箱体装置、四级减速齿轮、双四连杆机构、借力储能机构和两个电机，其特征在于：四级减速齿轮和两个电机都安装在变速箱体装置上，变速箱体装置下方衔接双四连杆机构，所述借力储能机构中的一个扭矩弹簧嵌绕于双四连杆机构的顶端，并一端头固定于箱体装置中，而其一个弹性底板连接在双四连杆机构的底部。

所述变速箱体装置包括一个玻璃防尘罩、一块直角梯形档板、一根大径连接轴、一个卡槽、三个传动齿轮的轴、一个凸轮轴、一根连杆轴、电机甲和电机乙。所述直角梯形档板借由模具刻压出所述卡槽用来嵌入所述扭转弹簧的一端头。所述玻璃防尘罩通过所述大径连接轴由螺纹拧紧于直角梯形挡板上，同时，大径连接轴作为整个机构的支撑中心而根据需要衔接到外部件上；所述电机甲和电机乙通过螺母螺钉的配合固定在直角梯形挡板上；所述齿轮中轴、凸轮轴以及连杆轴全部垂直焊接在直角梯形挡板上，依据四级减速齿轮尺寸的大小确定所述各轴的位置。

所述四级减速齿轮包括两个相同的聚甲醛第一第二小齿轮、两个聚甲醛第一第二略大齿轮、一个聚甲醛大齿轮、一个聚甲醛第三小齿轮、一个聚甲醛最大齿轮和一个凸轮，第一略大齿轮和第一小齿轮，第二略大齿轮和第二小齿轮，大齿轮和第三小齿轮是三组并拢制成的梯形齿轮，分别嵌套在所述三个传动齿轮的中轴上，所述最大齿轮和凸轮用键连接保持相对固定，嵌套在凸轮轴上；四级齿轮之间相互啮合,电机甲驱动第一略大齿轮而带动第一小齿轮；第一小齿轮传动第二略大齿轮继而带动第二小齿轮，依次类推，最后传递给凸轮，从而实现联动减速。