一种多运动模式可调轨迹的仿生弹跳机器人制造技术

一种多运动模式可调轨迹的仿生弹跳机器人，包括弹跳机构和离合器机构，弹跳机构由仿跳虫弹跳机构和仿瘿蚊幼虫弹跳机构集合而成，整体呈类似六杆机构，仿跳虫弹跳机构包括四个上下对称布置的扭簧机构，仿瘿蚊幼虫弹跳机构包括位于扭簧机构中间的四个弧形弹性元件；离合器机构主要由弹跳舵机、主动轮、从动轮和绕线轮组成；还包括外壳机构，由顶盖、碳纤维杆以及半球形底座构成，机器人的整体重心位于外壳机构形心的下方。本实用新型专利技术能够根据不同的环境障碍物的尺寸调整合适的运动轨迹，具有能适应多种环境的多运动模式，具有强大负载能力，具有持续运动的能力，适于搭载一些如摄像机、传感器等设备在非结构化环境中进行侦察营救等活动。等活动。等活动。

【技术实现步骤摘要】
一种多运动模式可调轨迹的仿生弹跳机器人


[0001]本技术涉及一种仿生弹跳机器人，尤其是一种多运动模式可调轨迹的仿生弹跳机器人，属于机械自动化工程领域。

技术介绍

[0002]随着人类考古探测、军事探察、星际探索活动的增加，机器人的活动范围已从原来的定点作业和结构化的工作环境中脱离出来，适应未知的、非结构化的环境已成为机器人未来的发展趋势，这就要求机器人具有更好的自主运动能力及地面自适应能力、更快的躲避风险的能力、更好的骨路结构受力方式和更强的越障性能。
[0003]目前的机器人主要为轮式、履带式、多足式机器人和扑翼飞行机器人等。其中轮式和履带式移动机器人在非结构化的地面上越障能力有限，多足机器人随着机构自由度的增多和电机数目的增加，机器人的失效率和控制系统的复杂程度也随之增加，扑翼飞行机器人的越障能力较强，但其连续的能量消耗使其能量利用率下降并且易受风雨等自然条件的影响。因此，需要研究更好的运动方式来提高机器人在非结构化的地面上的越障性能和能量利用率。跳跃运动，相比轮式、步行和履带式等运动模式，具有更好适应非结构化地形、更强越障和快速多躲避危险等性能优点，因而跳跃机器人在未来考古探测、反恐作战、星际探测和战场侦察中有广阔的应用前景。尤其是星际探测领域，在火星以及月球的低重力环境下，跳跃能够发挥更大的优势。
[0004]现有的弹跳机器人虽然具有较强的弹跳能力，但负载会大大降低其弹跳能力，很难进行实际的应用。现有弹跳机器人有的缺少扶正功能，无法在落地后继续运动，也很少考虑弹跳机器人在平地运动的情况。r/>
技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的上述不足，本技术提供一种多运动模式可调轨迹的仿生弹跳机器人，该机器人能够根据不同的环境障碍物的尺寸调整合适的运动轨迹，具有能适应多种环境的多运动模式，具有强大负载能力，具有持续运动的能力。
[0006]本技术解决其技术问题采用的技术方案是：所述的弹跳机构由仿跳虫弹跳机构和仿瘿蚊幼虫弹跳机构集合而成，整体呈类似六杆机构；仿跳虫弹跳机构包括四个上下对称布置的扭簧机构，且位于同一侧的两个扭簧机构相向排列，位于上方的两个扭簧机构通过上支撑块与离合机构相连，位于下方的两个扭簧机构共同连接至下支撑块；仿瘿蚊幼虫弹跳机构包括位于扭簧机构中间的四个弧形弹性元件，四个弧形弹性元件两两内外布置并左右对称安装，并且弧形弹性元件的弧形部位一致朝向外侧凸出，两个外侧的弧形弹性元件的两个端部分别连接在四个扭簧机构的内端部外侧，两个内侧的弧形弹性元件的两个端部分别卡设在四个扭簧机构的同侧内端部之间；所述的离合器机构主要由弹跳舵机、主动轮、从动轮和绕线轮组成，弹跳舵机直接与主动轮驱动连接，主动轮、从动轮和绕线轮组成行星轮系，绕线轮上设有尼龙绳，尼龙绳的自由端连接至下支撑块上，同时贯穿弹跳机构
的中部，处于扭簧机构和弧形弹性元件之间；还包括外壳机构，由顶盖、碳纤维杆以及半球形底座构成，多个碳纤维杆连接在顶盖与半球形底座之间的圆周方向上，离合器机构通过支架体安装在半球形底座的底面上部，该底面上还具有供弹跳机构穿过的通孔，压缩后的弹跳机构能够由通孔整体位于外壳机构内部；在半球形底座的下部还安装有行走机构；机器人的整体重心位于外壳机构形心的下方。
[0007]相比现有技术，本技术的一种多运动模式可调轨迹的仿生弹跳机器人，首先是，借鉴跳虫和瘿蚊幼虫两种不同的弹跳特性，设计出仿生结构的仿跳虫弹跳机构和仿瘿蚊幼虫弹跳机构，再将两种仿生结构进行融合形成新型类似六杆机构的弹跳机构，得到的该高性能的弹跳机构，使机器人在体型很小的情况下具有了强大的负载能力，可搭载如传感器、摄像头等设备进行侦察营救等任务。
[0008]然后是，本技术增设了可通过重力被动扶正的外壳机构，因此机器人倾倒后会由于重力作用而自动扶正，无需额外扶正机构，以继续进行下一步运动；外壳机构的底部还设置了行走机构，使机器人具有奔跑和转向功能，从而在平滑的地面时，行走机构使驱动机器人快速的自由运动；故而本技术机器人同时具有弹跳和奔跑两种运动模式，通过水平运动与弹跳机构提供的竖直方向上的跳跃组成了不同运动轨迹的合运动，最终形成了可调轨迹的仿生多运动模式机器人。
[0009]再者是，本技术将设计的可调节高度的离合器机构和弹跳机构进行集成，使弹跳机构可以储存不同能量以达到不同的弹跳高度，适应在非结构化环境中进行侦察营救等活动。最终，本技术的机器人可在平地上行进，遇到障碍或者在非结构化环境中进行弹跳运动达到目的地，并且根据不同的环境障碍物的尺寸调整合适的运动轨迹。
附图说明
[0010]下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。
[0011]图1是本技术一个实施例的结构示意图。
[0012]图2a是本技术一个实施例中弹跳机构+离合器机构的主视图。
[0013]图2b是本技术一个实施例中弹跳机构+离合器机构的侧视图。
[0014]图3是本技术一个实施例中弹跳机构的结构示意图，其中只给出了下支撑块。
[0015]图4是本技术一个实施例中下支撑块的结构示意图。
[0016]图5是本技术一个实施例中离合器机构的结构示意图。
[0017]图6是本技术一个实施例中外壳机构的结构示意图。
[0018]图中，1、弹跳机构，2、离合器机构，3、外壳机构，4、框架，5、绕线轮，6、从动轮，7、系杆，8、主动轮，9、单向轴承，10、支撑平台，11、尼龙绳，12、弹跳舵机，13、扭簧，14、连杆，15、弧形弹性元件，16-1、上支撑块，16-2、下支撑块，17、碳纤维杆，18、顶盖，19、半球形底座，20、行走舵机，21、驱动轮，22、辅助轮，23、扭簧固定臂连接孔，24、铰链孔，25、尼龙绳连接孔。
具体实施方式
[0019]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描
述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术的保护范围。
[0020]图1至图6示出了本技术一个较佳的实施例的结构示意图，图1中的一种多运动模式可调轨迹的仿生弹跳机器人，包括弹跳机构1、离合器机构2和外壳机构3，本技术实施例将弹跳机构1、离合器机构2和外壳机构3进行集成得到完整的多运动模式机器人；机器人的弹跳运动是依靠其弹跳机构1实现，机器人控制弹跳机构1存储和释放能量的机构是离合器机构2，机器人弹跳落地倾倒后是由外壳机构3在重力作用下被动扶正，外壳机构3底部的驱动轮21及行走舵机20为机器人提供水平方向上的运动。故该机器人可在平地上进行轮式运动，遇到障碍或者在非结构化环境中进行弹跳运动达到目的地，并且根据不同的环境障碍物的尺寸调整合适的运动轨迹；此仿生机器人具有强大负载能力，可搭载如传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多运动模式可调轨迹的仿生弹跳机器人，包括弹跳机构(1)和离合器机构(2)，其特征是：所述的弹跳机构(1)由仿跳虫弹跳机构和仿瘿蚊幼虫弹跳机构集合而成，整体呈类似六杆机构；仿跳虫弹跳机构包括四个上下对称布置的扭簧机构，且位于同一侧的两个扭簧机构相向排列，位于上方的两个扭簧机构通过上支撑块(16-1)与离合机构相连，位于下方的两个扭簧机构共同连接至下支撑块(16-2)；仿瘿蚊幼虫弹跳机构包括位于扭簧机构中间的四个弧形弹性元件(15)，四个弧形弹性元件(15)两两内外布置并左右对称安装，并且弧形弹性元件(15)的弧形部位一致朝向外侧凸出，两个外侧的弧形弹性元件(15)的两个端部分别连接在四个扭簧机构的内端部外侧，两个内侧的弧形弹性元件(15)的两个端部分别卡设在四个扭簧机构的同侧内端部之间；所述的离合器机构(2)主要由弹跳舵机(12)、主动轮(8)、从动轮(6)和绕线轮(5)组成，弹跳舵机(12)直接与主动轮(8)驱动连接，主动轮(8)、从动轮(6)和绕线轮(5)组成行星轮系，绕线轮(5)上设有尼龙绳(11)，尼龙绳(11)的自由端连接至下支撑块(16-2)上，同时贯穿弹跳机构(1)的中部，处于扭簧机构和弧形弹性元件(15)之间；还包括外壳机构(3)，由顶盖(18)、碳纤维杆(17)以及半球形底座(19)构成，多个碳纤维杆(17)连接在顶盖(18)与半球形底座(19)之间的圆周方向上，离合器机构(2)通过支架体安装在半球形底座(19)的底面上部，该底面上还具有供弹跳机构(1)穿过的通孔，压缩后的弹跳机构(1)能够由通孔整体位于外壳机构(3)内部；在半球形底座(19)的下部还安装有行走机构；机器人的整体重心位于外壳机构(3)形心的下方。2.根据权利要求1所述的一种多运动模式可调轨迹的仿生弹跳机器人，其特征是：每个所述的扭簧机构都由一个扭簧(13)和一个连杆(14)组成...

【专利技术属性】
技术研发人员：马运前，孔德义，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：新型
国别省市：