一种跳跃度可调的仿生弹跳装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及机器人技术领域。技术方案是：一种跳跃度可调的仿生弹跳装置，其特征在于：该弹跳装置包括机架，安装在机架上的驱动机构、传动机构、后腿机构、前腿机构和控制器；所述前腿机构和后腿机构均为两组且对称安装在机架上；所述驱动机构包括可转动地定位在机架上且由步进电机驱动的第一小齿轮、与第一小齿轮啮合且与第二小齿轮同轴固定的第一大齿轮、可转动地定位在机架上且与棘轮同轴固定的第二大齿轮、铰接在机架上且与棘轮配合的棘爪、可转动地定位在机架上且与凸轮固定的第三小齿轮、以及可摆动地定位在机架上的L型杆。该弹跳装置能实现跳跃度的可调节控制，具有跳跃能力强、结构稳定、便于控制的特点。

A Bionic Jumping Device with Adjustable Jumping Degree

The utility model relates to the technical field of robots. The technical scheme is: a bionic jumping device with adjustable jumping degree is characterized by: the jumping device includes a rack, a driving mechanism, a transmission mechanism, a rear leg mechanism, a front leg mechanism and a controller mounted on the rack; the front leg mechanism and a rear leg mechanism are both two groups and symmetrically mounted on the rack; the driving mechanism includes a rotatable positioning mechanism on the rack and a stepping electric power supply. The first pinion driven by a machine, the first pinion meshed with the first pinion and coaxially fixed with the second pinion, the second pinion rotatably positioned on the frame and coaxially fixed with the ratchet wheel, the ratchet hinged on the frame and matched with the ratchet wheel, the third pinion rotatably positioned on the frame and fixed with the cam, and the L-rod movably positioned on the frame. The jumping device can realize the adjustable control of jumping degree, and has the characteristics of strong jumping ability, stable structure and easy control.

【技术实现步骤摘要】
一种跳跃度可调的仿生弹跳装置
本技术涉及机器人
，具体是一种跳跃度可调的仿生弹跳装置。
技术介绍
当前，移动机器人应用十分广泛，根据运动方式的不同，可把机器人分为四类：一、轮式机器人，其优点是高速高效，可在短时间内到达目的地，但轮式机器人的越障能力小。二、腿式机器人，其优点是越障能力好，但是腿式机器人的速度和效率都很低，而且控制比较复杂。三、履带式机器人，其优点是适应能力强，设计紧凑，但是重量和能耗都很大。四、弹跳机器人，其优点与其他三个机器人相比主要表现在以下几个方面：(1)可适应复杂环境；(2)越障能力强；(3)活动范围大，结构与控制简单而运动灵活性大、可靠性高以及尺寸小；(4)弹跳机器人尤其能充分发挥星面重力加速度远远低于地球。但是对于较为险恶或人们不易到达的环境，如考古中对墓室的探测、对外星球的探索、军事侦察以及反恐活动等，这些场合一般地势较为复杂，可能存在各种障碍物，这就要求机器人具有很强的自主运动能力，越过这些障碍。对于以多轮驱动和仿生的步行或爬行为主要运动方式的机器人，遇到一些较高大的障碍，他们的运动形式难以逾越或越障效率较低。目前，大多数的跳跃机器人主要通过调节起跳角度实现跳跃度的变化，调节范围有限，都不是从弹跳机构特性上实现跳高度和跳远度的控制。
技术实现思路
本技术的目的是克服上述
技术介绍
的不足，提供一种跳跃度可调的仿生弹跳装置，该弹跳装置应能实现跳跃度的可调节控制，具有跳跃能力强、结构稳定、便于控制的特点。本技术提供的技术方案是：一种跳跃度可调的仿生弹跳装置，其特征在于：该弹跳装置包括机架，安装在机架上的驱动机构、传动机构、后腿机构、前腿机构和控制器；所述前腿机构和后腿机构均为两组且对称安装在机架上；所述驱动机构包括可转动地定位在机架上且由步进电机驱动的第一小齿轮、与第一小齿轮啮合且与第二小齿轮同轴固定的第一大齿轮、可转动地定位在机架上且与棘轮同轴固定的第二大齿轮、铰接在机架上且与棘轮配合的棘爪、可转动地定位在机架上且与凸轮固定的第三小齿轮、以及可摆动地定位在机架上的L型杆，所述第二小齿轮与第一大齿轮可转动地定位在L型杆的一端，以控制第一大齿轮与第三小齿轮啮合或第二小齿轮与第二大齿轮啮合；所述棘轮的偏离轴心位置处铰接一滑块；所述后腿机构包括与机架依次铰接形成四杆机构的第一后腿、第二后腿和第三后腿；所述第三后腿呈“V”型，第三后腿的折点处通过铰接销轴铰接在机架上；第三后腿一个臂抵靠在凸轮侧面，另一个臂与第二后腿铰接；所述传动机构包括与机架连接后形成四杆机构的第一传动杆、第二传动杆和第三传动杆以及用于储能和放能的若干大弹簧；其中第一传动杆和第三传动杆分别铰接在第二传动杆的两端，所述第一传动杆的另一端铰接在机架上；所述第三传动杆的另一端穿套在第一后腿与机架的铰接轴上；所述第二传动杆的中点位置处固定有支撑板；所述大弹簧一端通过连接板铰接在支撑板上，另一端通过上连接板铰接在第二后腿与第三后腿的后铰接轴上；所述第一传动杆的中部开设有供所述滑块嵌入配合的滑槽；所述前腿机构包括第一前腿、第二前腿和第三前腿；所述第一前腿一端铰接在机架上，另一端沿第一前腿的轴线转动地定位在第二前腿上；所述第二前腿的另一端与第三前腿铰接；以上所有铰接的轴线均相互平行；所述控制器为单片机；所述单片机固定在机架上。所述L型杆的折点处穿套在小齿轮轴上并由固定在机架上的伸缩电机驱动；L型杆的另一端还对所述棘爪施压使其具有与棘爪啮合的趋势。一小弹簧施力于所述棘爪使其具有脱离棘爪的趋势。所述第一传动杆与第三传动杆的长度相同且略大于第二传动杆的长度，以保证第二传动杆中点位置的运动轨迹为与大弹簧的伸长方向相同的直线。所述大弹簧的轴线位于第三后腿的两个铰接点连线的偏左位置处。铰接销轴13-1上还穿套安装有扭簧14；该扭簧的两端分别勾扎固定在机架和第三后腿上，使得第三后腿具有逆时针摆动的趋势。所述步进电机和伸缩电机分别与单片机电连接，以控制各机构的工作配合。本技术的有益效果是：1、本技术通过“L”型杆控制第二小齿轮与第二大齿轮啮合或者控制第一大齿轮与第三小齿轮啮合，从而控制棘轮的转动或停止，进而控制大弹簧的储能或放能。2、本技术设计的大弹簧的轴线位于第三后腿的两个铰接点连线偏左位置，大弹簧对第三后腿有偏上的拉力，且传动机构中的第二传动杆中点位置的运动轨迹始终与大弹簧的伸长方向保持一致，故而保证了第三后腿在大弹簧拉伸过程中不会绕铰接点转动，保证了弹跳装置的稳定性。3、本技术通过步进电机的转动角度控制大弹簧的拉伸长度，从而实现对弹跳装置跳跃度的调节控制。4、本技术提供的弹跳装置在放能时，只需驱动第三小齿轮带动凸轮顺时针转动一个很小的角度，使大弹簧的轴线位于第三后腿的两个铰接点连线的右侧，第三后腿便会在很大的弹簧拉力作用下顺时针转动，从而放松大弹簧进行放能，大大提高了弹跳装置的跳跃能力。附图说明图1为本技术的立体结构示意图。图2为本技术的主视结构示意图(为图面清晰，移去前边挡住视线的机架)。图3为本技术另一状态的结构示意图(蓄能状态转换至释放状态)。图4为本技术中前腿机构的立体结构示意图。图5为本技术另一角度的立体结构示意图。具体实施方式以下结合附图所示的实施例进一步说明。如图所示的跳跃度可调的仿生弹跳装置，包括机架1、驱动机构、传动机构、后腿机构3、前腿机构2和控制器；所述前腿机构和后腿机构均为两组且对称安装在机架上。所述机架由相互平行且间隔一定距离的板件连接而成；两个板件之间的空间用于安装驱动机构。如图2所示，所述驱动机构包括第一小齿轮17、第一大齿轮15、第二小齿轮16、第二大齿轮21、棘轮22、棘爪20、第三小齿轮51、凸轮52和L型杆18。所述第一小齿轮通过小齿轮轴17-1(小齿轮轴的两端则固定在机架的两侧板件上，第一小齿轮又穿套在小齿轮轴上)可转动地定位在机架上，并且由固定在机架上的步进电机(图中省略)驱动。所述第一大齿轮与第一小齿轮啮合并且与第二小齿轮同轴固定连接；第二大齿轮与棘轮同轴固定连接后又通过棘轮轴22-1可转动地定位在机架上(棘轮轴的两端则固定在机架的两侧板件上，第二大齿轮与棘轮又穿套在棘轮轴上)；所述第三小齿轮51与凸轮52固定连接后又通过凸轮轴52-1可转动地定位在机架上(凸轮轴的两端则固定在机架的两侧板件上，第三小齿轮与凸轮又穿套在凸轮轴上)。所述棘爪20铰接在机架上且与棘轮配合，另有一连接在机架上的小弹簧19施力于棘爪，使其具有离开棘轮的趋势；棘轮的偏心位置处设置有滑块23。所述L型杆18通过折点处的通孔可转动地定位在第一小齿轮轴17-1上；L型杆的一端固定着第二小齿轮轴16-1，第一大齿轮与第二小齿轮可转动地穿套在第二小齿轮轴上；L型杆的另一端悬伸至棘爪边并且与一伸缩电机连接(图中省略伸缩电机)。当伸缩电机拉动动力臂时，L型杆顺时针摆动，使得第一大齿轮与第三小齿轮脱开，而第二小齿轮与第二大齿轮啮合(棘轮随第二大齿轮转动)并带动传动机构中的大弹簧拉伸进行储能，同时小弹簧使棘爪脱离棘轮。当伸缩电机推动动力臂时，L型杆逆时针摆动，使得第二小齿轮与第二大齿轮脱开，而第一大齿轮与第三小齿轮啮合；同时L型杆抵压棘爪使其与棘轮啮合，棘轮无法倒转以保持大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种跳跃度可调的仿生弹跳装置，其特征在于：该弹跳装置包括机架(1)，安装在机架上的驱动机构、传动机构、后腿机构(3)、前腿机构(2)和控制器；所述前腿机构和后腿机构均为两组且对称安装在机架上；所述驱动机构包括可转动地定位在机架上且由步进电机驱动的第一小齿轮(17)、与第一小齿轮啮合且与第二小齿轮(16)同轴固定的第一大齿轮(15)、可转动地定位在机架上且与棘轮(22)同轴固定的第二大齿轮(21)、铰接在机架上且与棘轮配合的棘爪(20)、可转动地定位在机架上且与凸轮(52)固定的第三小齿轮(51)以及可摆动地定位在机架上的L型杆(18)，所述第二小齿轮与第一大齿轮可转动地定位在L型杆的一端，以控制第一大齿轮与第三小齿轮啮合或第二小齿轮与第二大齿轮啮合；所述棘轮的偏离轴心位置处铰接一滑块(23)；所述后腿机构包括与机架依次铰接形成四杆机构的第一后腿(12)、第二后腿(11)和第三后腿(13)；所述第三后腿呈“V”型，第三后腿的折点处通过铰接销轴(13‑1)铰接在机架上；第三后腿的一个臂抵靠在凸轮侧面，另一个臂与第二后腿铰接；所述传动机构包括与机架连接后形成四杆机构的第一传动杆(26)、第二传动杆(28)和第三传动杆(31)以及用于储能和放能的若干大弹簧(9)；其中第一传动杆和第三传动杆分别铰接在第二传动杆的两端，所述第一传动杆的另一端铰接在机架上；所述第三传动杆的另一端穿套在第一后腿与机架的铰接轴(32)上；所述第二传动杆的中点位置处固定有支撑板(29)；所述大弹簧一端通过下连接板(30)铰接在支撑板上，另一端通过上连接板(33)铰接在第二后腿与第三后腿的后铰接轴(11‑1)上；所述第一传动杆的中部开设有供所述滑块嵌入配合的滑槽(25)；所述前腿机构包括第一前腿(7)、第二前腿(6)和第三前腿(5)；所述第一前腿一端铰接在机架上，另一端沿第一前腿的轴线可转动地定位在第二前腿上；所述第二前腿的另一端与第三前腿铰接；以上所有铰接轴的轴线均相互平行；所述控制器为单片机。...

【技术特征摘要】
1.一种跳跃度可调的仿生弹跳装置，其特征在于：该弹跳装置包括机架(1)，安装在机架上的驱动机构、传动机构、后腿机构(3)、前腿机构(2)和控制器；所述前腿机构和后腿机构均为两组且对称安装在机架上；所述驱动机构包括可转动地定位在机架上且由步进电机驱动的第一小齿轮(17)、与第一小齿轮啮合且与第二小齿轮(16)同轴固定的第一大齿轮(15)、可转动地定位在机架上且与棘轮(22)同轴固定的第二大齿轮(21)、铰接在机架上且与棘轮配合的棘爪(20)、可转动地定位在机架上且与凸轮(52)固定的第三小齿轮(51)以及可摆动地定位在机架上的L型杆(18)，所述第二小齿轮与第一大齿轮可转动地定位在L型杆的一端，以控制第一大齿轮与第三小齿轮啮合或第二小齿轮与第二大齿轮啮合；所述棘轮的偏离轴心位置处铰接一滑块(23)；所述后腿机构包括与机架依次铰接形成四杆机构的第一后腿(12)、第二后腿(11)和第三后腿(13)；所述第三后腿呈“V”型，第三后腿的折点处通过铰接销轴(13-1)铰接在机架上；第三后腿的一个臂抵靠在凸轮侧面，另一个臂与第二后腿铰接；所述传动机构包括与机架连接后形成四杆机构的第一传动杆(26)、第二传动杆(28)和第三传动杆(31)以及用于储能和放能的若干大弹簧(9)；其中第一传动杆和第三传动杆分别铰接在第二传动杆的两端，所述第一传动杆的另一端铰接在机架上；所述第三传动杆的另一端穿套在第一后腿与机架的铰接轴(32)上；所述第二传动杆的中点位置处固定有支撑板(29)；所述大弹簧一端通过下连接板(30)...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾萍萍，张雷，季祖鹏，张秀泽，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33