[发明专利]一种含弹性储能与释能装置的仿生多体节机构

权利要求书

1.一种含弹性储能与释能装置的仿生多体节机构，其特征在于：由控制绳索及若干体节单元部件构成；所述体节单元部件包括：体节单元外壳(1)、弹性组件(2)和体节间连接器(3)；

所述体节单元外壳(1)为截面逐渐变大的中空结构；大截面端上、下侧壁上开有通孔，沿小截面端的左、右侧壁向外设置带通孔的凸台，用于固定安装体节间连接器(3)；沿小截面端的上、下侧壁向内开设凹槽；小截面端上侧壁固定安装有两个弹性组件(2)，下侧壁开设通孔，用于固定控制绳索；第一节体节单元通过体节间连接器(3)连接到第二节体节单元，并通过控制绳索控制各体节单元的运动，弹性组件在伸展动作控制绳索拉伸作用下出现变形，进而实现储能跳跃，达到快速越障的目的；

所述体节单元外壳(1)为截面逐渐变大的方形筒状结构；

其中小截面上的第一凹槽(101)和第二凹槽(108)处固定弹性组件(2)的后端(202)，第一横向轴承托(102)和第二横向轴承托(107)处分别嵌入轴承(4)后与体节间连接器(3)的第一短轴向轴端(301)和第二短轴向轴端(303)配合，第一底部圆孔(103)与右转-屈曲动作控制绳索相连，底部凹槽(104)为体节间连接器(3)的屈曲动作限位点，第一竖直向轴承托(105)和第二竖直向轴承托(109)处分别嵌入轴承(5)后与体节间连接器(3)的第一长轴向轴端(302)和第二长轴向轴端(304)配合，第二底部圆孔(106)与左转-屈曲动作控制绳索相连，顶部凹槽(110)为体节间连接器(3)的伸展动作限位点。

2.如权利要求1所述的一种含弹性储能与释能装置的仿生多体节机构，其特征在于：弹性组件(2)为“V”型截面结构，其中弹性组件(2)的前端平台处圆孔(201)与伸展动作控制绳索相连，弹性组件(2)的后端(202)与体节单元外壳(1)的截面第一凹槽(101)和第二凹槽(108)处固定连接。

3.如权利要求1所述的一种含弹性储能与释能装置的仿生多体节机构，其特征在于：体节间连接器(3)为十字型结构，体节间连接器(3)的第一短轴向轴端(301)和第二短轴向轴端(303)与体节单元外壳(1)中第一横向轴承托(102)和第二横向轴承托(107)处的轴承(4)配合，体节间连接器(3)第一长轴向轴端(302)和第二长轴向轴端(304)与体节单元外壳(1)中第一竖直向轴承托(105)和第二竖直向轴承托(109)处的轴承(5)配合。

4.如权利要求1所述的一种含弹性储能与释能装置的仿生多体节机构，其特征在于：多体节机构由多个含弹性储能与释能装置的体节单元部件装配而成，之间通过体节间连接器(3)连接，其中体节间连接器(3)的第一短轴向轴端(301)和第二短轴向轴端(303)连接在一个体节单元外壳的第一横向轴承托(102)和第二横向轴承托(107)处，体节间连接器(3)的第一长轴向轴端(302)和第二长轴向轴端(304)连接在另一个体节单元外壳的第一竖直向轴承托(105)和第二竖直向轴承托(109)处。

5.采用如权利要求1至4任意一项所述的一种含弹性储能与释能装置的仿生多体节机构进行储能跳跃的方法，其特征在于：多体节机构的摆动运动由各相邻体节单元间的上下摆动和左右摆动动作叠加而成；其中，相邻体节单元间的摆动动作过程为：单独拉伸一条控制绳索且放松其余三条绳索，被拉伸的体节单元相对其他体节单元向该绳索所在方向偏转，若干相邻体节间的上述动作叠加，形成多体节机构的空间摆动动作；同时拉伸上侧的两条伸展动作控制绳索且放松两条屈曲动作控制绳索，被拉伸的体节单元相对其他体节单元在竖直面向上转动，若干相邻体节间的上述动作叠加，完成多体节机构的伸展动作；同时拉伸下侧的两条屈曲动作控制绳索且放松两条伸展动作控制绳索，被拉伸的体节单元相对其他体节单元在竖直面向下转动，若干相邻体节间的上述动作叠加，完成多体节机构的屈曲动作；同时拉伸靠左侧的两条控制绳索且放松其余两条绳索，被拉伸的体节单元相对其他体节单元在水平面上向左侧偏转，若干相邻体节间的上述动作叠加，形成多体节机构的水平向左摆动动作；通过同时拉伸靠右侧的两条控制绳索且放松其余两条绳索，被拉伸的体节单元相对其他体节单元在水平面上向右侧偏转，若干相邻体节间的上述动作叠加，形成多体节机构的水平向右摆动动作；多体节机构的跳跃运动由各相邻体节单元间的快速伸展动作叠加而成；其中，相邻体节单元间的快速伸展动作工作过程为：首先，两条屈曲动作控制绳索受拉，使相连的体节单元外壳相对其他体节单元外壳进行屈曲；待达到最大屈曲角度后，两条伸展动作控制绳索开始受拉，此时两条屈曲动作控制绳索维持受拉状态，体节单元外壳上的弹性组件在伸展动作控制绳索拉伸作用下出现变形，储存弹性应变能；当伸展动作开始时，两条屈曲动作控制绳索瞬间放松，变形后的弹性组件恢复初始构型，释放所储存的弹性应变能，使所在的体节单元相对其他体节单元进行快速伸展。