[发明专利]一种带有姿态平衡调节机构的跳跃机器人

说明书

本发明公开了一种带有姿态平衡调节机构的跳跃机器人，包括跳跃机器人本体和设置于跳跃机器人本体的尾部平衡机构；所述尾部平衡机构包括固定于所述跳跃机器人本体上的连接架，尾部本体和设置于连接架和尾部本体之间、用于带动尾部本体相对于连接架摆动的尾部控制机构；所述尾部控制机构包括同轴相对设置于所述连接架、且分别对应通过第一驱动电机和第二驱动电机驱动转动的第一锥齿轮和第二锥齿轮，以及同轴相对设置于所述尾部本体、且啮合于第一锥齿轮和第二锥齿轮之间的第三锥齿轮和第四锥齿轮；本发明能够保证机器人在腾空阶段平衡尾部机构能够实现对姿态的调节，使机器人以合适的姿态实现落地。

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别涉及一种带有姿态平衡调节机构的跳跃机器人。

背景技术

目前跳跃机器人基本上能够实现跳跃，如申请号为201010194799.4的专利所公开的一种蛙式跳跃机器人，申请号200910023296.8的专利所公开的一种仿袋鼠跳跃机器人。跳跃机器人的能量存储与释放机构往往是双电机驱动或趋于复杂的机构实现，这不利于跳跃机器人的进一步发展。同时，跳跃机器人起跳后无法实现对机身姿态的调节，使机身平稳的落地，限制了跳跃机器人的进一步发展与应用。现有的跳跃机器人实现姿态调节的方式主要有①采用单自由度尾部机构，如文献《MSU Tailbot:Controlling Aerial Maneuverof a Miniature-Tailed Jumping Robot》中采用的尾部机构；②采用滑块机构，如文献《一种仿蝗虫跳跃机器人的研究》，利用滑块的移动实现机体的平衡；③采用仿生翅膀机构，如文献《翅膀对仿蝗虫机器人空中姿态影响分析》中提出的仿蝗虫翅膀机构；④采用摆杆机构，如《Robotic vertical jumping agility via series-elastic power modulation》中采用的飞轮装置。上述几种常用的姿态调节装置均为单自由度装置，只能实现一个方向的姿态调节，不能满足跳跃机器人腾空阶段复杂变化的需求，且这些机构基本上不具有通用性。也有研究者直接将三轴陀螺仪运用上去，如申请号为201410011975.4专利所公开的稳定装置，再如文献《气动单足机器人垂直跳跃动态特性的研究》中利用气缸伸缩提出了单足跳跃机器人的姿态调节装置，申请号为201410767658.5的专利所公开的连杆尾部平衡机构。上述机构随能够实现不止一个自由的姿态调节，但是其结构和控制都比较复杂，并且后者的调节范围有限。

因此，需要一种能够保证机器人在腾空阶段平衡尾部机构能够实现对姿态的调节，使机器人以合适的姿态实现落地，提高了机器人的结构紧凑性和稳定性及对非结构化复杂地形的适应能力的带有姿态平衡调节机构的跳跃机器人，为跳跃机器人实现连续跳跃提供了基础。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种能够保证机器人在腾空阶段平衡尾部机构能够实现对姿态的调节，使机器人以合适的姿态实现落地，提高了机器人的结构紧凑性和稳定性及对非结构化复杂地形的适应能力的带有姿态平衡调节机构的跳跃机器人。

本发明的带有姿态平衡调节机构的跳跃机器人，包括跳跃机器人本体和设置于跳跃机器人本体的尾部平衡机构；所述尾部平衡机构包括固定于所述跳跃机器人本体上的连接架，尾部本体和设置于连接架和尾部本体之间、用于带动尾部本体相对于连接架摆动的尾部控制机构；所述尾部控制机构包括同轴相对设置于所述连接架、且分别对应通过第一驱动电机和第二驱动电机驱动转动的第一锥齿轮和第二锥齿轮，以及同轴相对设置于所述尾部本体、且啮合于第一锥齿轮和第二锥齿轮之间的第三锥齿轮和第四锥齿轮；所述第一锥齿轮和第三锥齿轮的轴线相互垂直；

进一步，所述尾部本体后端连接有软体尾部；所述尾部本体为中空结构，所述尾部本体内通过一伸缩驱动机构带动一滑块沿尾部本体长度方向往复滑动以调节尾部本体的重心；

进一步，所述伸缩驱动机构包括位于尾部本体内部并可沿尾部本体长度方向往复滑动的滑块，位于尾部本体内部用于带动滑块往复滑动的丝杆螺母机构，以及驱动丝杆转动的第三驱动电机；