一种机器人弹跳机构及弹跳方法技术

本发明专利技术涉及机器人技术领域，具体为一种机器人弹跳机构及弹跳方法，包括底盘、外壳、预调机构、蓄能机构、主体受力机构、弹跳触发机构和回位机构；主体受力机构包括受力板、连杆机构、主弹簧和弹跳支撑件；回位机构包括回位弹簧、受力板卡位机构、蓄能卡位机构和外壳卡位机构；预调机构控制外壳在底盘上上下移动；受力板与弹跳支撑件之间通过套筒结构连接，主弹簧套装在套筒结构外侧；受力板上设有压缩触发件，蓄能卡位机构用于限位压缩触发件；蓄能机构通过联动装置收缩套筒结构和主弹簧；还设有第一解锁装置、第二解锁装置、第三解锁装置、第四解锁装置，与预调机构配合的调位重启键，与压缩触发件配合的蓄能启动键；本发明专利技术提高了弹跳的可操作性。跳的可操作性。跳的可操作性。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人弹跳机构及弹跳方法


[0001]本专利技术涉及机器人
，具体为一种机器人弹跳机构及弹跳方法。

技术介绍

[0002]弹跳机构是利用弹性材料或电磁原理制成弹跳的技术，在社会中有广泛应用。例如在移动机器人领域，弹跳结构可以让机器人通过弹跳的方式完成一些越障、躲避危险的动作，与行进运动相互配合，能够增强机器人的环境适应能力，克服地面崎岖和障碍物阻挡带来的困难。
[0003]如专利CN201810862180.2、CN201620111723.3此类由不完全齿轮机构或凸轮机构与弹簧、扭簧等蓄能机构结合而设计的弹跳机器人，这类弹跳结构随着不完全齿轮机构或凸轮机构转动至一定角度，将弹簧、扭簧等蓄能机构通过形变的方式进行蓄能，当不完全齿轮机构或凸轮机构转动至一定位置时，由于不完全齿轮和凸轮的结构特征，使弹簧、扭簧等蓄能机构脱离限制状态，瞬间释放动能，从而带动相应的弹跳腿与底面迅速接触，利用反作用力使机器人完成弹跳动作。但是这类弹跳机构在接受弹跳指令后或者完成一个弹跳动作准备下一个弹跳动作的过程中，蓄能的时间较长，弹跳响应的速度较慢。另外弹跳腿与地面发生有效接触的过程中，经过的路径过长，不能有效利用蓄能机构瞬间释放的动能。另外此类依靠电机驱动不完全齿轮机构或凸轮机构旋转至特定位置完成蓄能和释放动能的方式，存在不便控制，可操作性差的缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种机器人弹跳机构，它具有弹跳响应速度快、操作性好的特点，还能够在弹跳完成后，弹跳主体机构迅速回位、重新蓄能。
[0005]为实现上述目的，提出以下技术方案：
[0006]一种机器人弹跳机构，包括底盘、外壳、预调机构、蓄能机构和弹跳主体机构；弹跳主体机构包括主体受力机构、弹跳触发机构和回位机构；主体受力机构包括受力板、连杆机构、主弹簧和弹跳支撑件；回位机构包括回位弹簧、受力板卡位机构、蓄能卡位机构和外壳卡位机构；预调机构控制外壳在底盘上上下移动；外壳通过外壳卡位机构限位于底盘上；受力板与弹跳支撑件之间通过套筒结构连接，主弹簧套装在套筒结构外侧；受力板的一侧转动设置在外壳内，相对一侧通过受力板卡位机构与外壳卡接；连杆机构的一自由端与受力板转动连接，另一自由端与弹跳支撑件转动连接；连杆机构能够在受力板与弹跳支撑件压缩主弹簧时逐渐收叠，弹跳触发机构能够卡住处于收叠状态下的连杆机构；弹跳触发机构解锁连杆机构时，连杆机构能够在主弹簧的弹性应力下瞬间展开；在受力板转动方向上，回位弹簧从上方斜拉弹跳支撑件的底部；受力板上设有压缩触发件，蓄能卡位机构设置在外壳的两侧内壁，用于限位压缩触发件；蓄能机构通过联动装置收缩套筒结构和主弹簧；还设有与外壳卡位机构配合的第一解锁装置，与预调机构配合的调位重启键，与压缩触发件配合的蓄能启动键，与蓄能卡位机构配合的第二解锁装置，与受力板卡位机构配合的第三解
锁装置。
[0007]本专利技术还提供了一种机器人弹跳机构的弹跳方法，当外壳位于底盘之上，受力板的一侧被受力板卡位机构锁定在外壳上，主体受力机构中的受力板与弹跳支撑件之间的主弹簧处于压缩状态，连杆机构也因此处于收叠状态，弹跳触发机构能够将连杆机构卡住，使其保持收叠状态；在此状态下，包括以下步骤：
[0008]步骤S1：控制器接受到弹跳信号后，控制预调机构带动外壳连同外壳内部的弹跳主体机构向下部的底盘移动，外壳被外壳卡位机构锁定于底盘1之上；预调机构停止；
[0009]步骤S2：弹跳触发机构启动，使弹跳触发机构从卡住连杆机构的状态下脱离，连杆机构在失去弹跳触发机构的限位后，在主弹簧伸展时产生的应力推动下，瞬间展开，弹跳支撑件脱离束缚，完成弹跳的自动触发；
[0010]步骤S3：当主弹簧伸展后，触发第三解锁装置，第三解锁装置控制受力板卡位机构，使受力板与外壳分离，然后回位弹簧拉动弹跳支撑件、受力板、主弹簧绕着受力板与外壳铰接处向后旋转；
[0011]步骤S4：触发第一解锁装置启动，控制外壳卡位机构，使外壳和底盘分离，随着第一解锁装置启动，触发调位重启键，预调机构带动外壳向上移动。此时，向后旋转和上移同步进行；
[0012]步骤S5：回位弹簧收缩后，绕着其铰接处旋转的受力板，其上的压缩触发件被蓄能卡位机构卡住，此时，预调机构停止；
[0013]步骤S6：压缩触发件触发蓄能启动键，控制蓄能机构通过联动装置向上拉动弹跳支撑件，收缩主弹簧；主弹簧被压缩的过程中，连杆机构由展开状态逐渐收拢为收叠状态；然后弹跳触发机构再次卡住处于收叠状态下的连杆机构，蓄能完成；
[0014]步骤S7：第二解锁装置控制蓄能卡位机构解除对压缩触发件的限位，蓄能机构继续向上拉动弹跳支撑件，使受力板能够绕着其与外壳铰接处转动，当受力板被旋转回拉到靠近外壳时，被受力板卡位机构重新与外壳锁定，实现回位；准备下一轮弹跳。
[0015]本专利技术的工作原理及使用原理在于：
[0016]在正常状态下，外壳位于底盘之上，受力板的一侧被受力板卡位机构锁定在外壳上，避免处于拉伸状态下的回位弹簧拉动受力板绕着受力板与外壳的铰接处向后转动。主体受力机构中的受力板与弹跳支撑件之间的主弹簧处于压缩状态，连杆机构也因此处于收叠状态，弹跳触发机构能够将连杆机构卡住，使其保持收叠状态。当控制机器人弹跳机构的控制器发出弹跳信号后，预调机构带动外壳连同外壳内部的弹跳主体机构向下部的底盘移动，然后外壳被外壳卡位机构锁定于底盘之上。此时，弹跳支撑件的底端已经处于接近地面的状态，同时，弹跳触发机构启动，使弹跳触发机构从卡住连杆机构的状态下脱离，连杆机构在失去弹跳触发机构的限位后，在主弹簧伸展时产生的应力推动下，瞬间展开，弹跳支撑件脱离束缚，完成弹跳。由于外壳和底盘被外壳卡位机构卡紧，外壳和底盘连接成一个整体向上运动，这个过程中除弹跳支撑件以外，其它所有零部件均往斜向上的方向快速运动，实现弹跳。连杆机构在此时，能够连接受力板和弹跳支撑件，避免两者分离。
[0017]当主弹簧伸展后，触发第三解锁装置，第三解锁装置控制受力板卡位机构，使受力板与外壳分离，然后回位弹簧拉动弹跳支撑件、受力板、主弹簧等零部件绕着受力板与外壳铰接处向后旋转；接着触发第一解锁装置启动，控制外壳卡位机构，使外壳和底盘分离，随
着第一解锁装置启动，触发调位重启键，预调机构带动外壳向上移动。此时，上移和向后旋转同步进行。
[0018]回位弹簧收缩后，绕着其铰接处旋转的受力板，其上的压缩触发件被蓄能卡位机构卡住；此时，预调机构停止；同时压缩触发件触发蓄能启动键，控制蓄能机构通过联动装置向上拉动弹跳支撑件，收缩主弹簧。由于压缩触发件被蓄能卡位机构卡住，受力板不能绕铰接点向主弹簧收缩方向转动，因此，这个过程中只有主弹簧沿其轴线方向运动。此外，主弹簧被压缩的过程中，连杆机构由展开状态逐渐收拢为收叠状态；然后弹跳触发机构再次卡住处于收叠状态下的连杆机构，蓄能完成。此时，第二解锁装置控制蓄能卡位机构解除对压缩触发件的限位，蓄能机构继续向上拉动弹跳支撑件，使受力板能够绕着其与外壳铰接处转动，当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人弹跳机构，其特征在于，包括底盘(1)、外壳(2)、预调机构(3)、蓄能机构(4)和弹跳主体机构(5)；弹跳主体机构(5)包括主体受力机构(7)、弹跳触发机构(8)和回位机构(9)；主体受力机构(7)包括受力板(710)、连杆机构(730)、主弹簧(740)和弹跳支撑件(750)；回位机构(9)包括回位弹簧(910)、受力板卡位机构、蓄能卡位机构(930)和外壳卡位机构(940)；预调机构(3)控制外壳(2)在底盘(1)上上下移动；外壳(2)通过外壳卡位机构(940)限位于底盘(1)上；受力板(710)与弹跳支撑件(750)之间通过套筒结构连接，主弹簧(740)套装在套筒结构外侧；受力板(710)的一侧转动设置在外壳(2)内，相对一侧通过受力板卡位机构与外壳(2)卡接；连杆机构(730)的一自由端与受力板(710)转动连接，另一自由端与弹跳支撑件(750)转动连接；连杆机构(730)能够在受力板(710)与弹跳支撑件(750)压缩主弹簧(740)时逐渐收叠，弹跳触发机构(8)能够卡住处于收叠状态下的连杆机构(730)；弹跳触发机构(8)解锁连杆机构(730)时，连杆机构(730)能够在主弹簧(740)的弹性应力下瞬间展开；在受力板(710)转动方向上，回位弹簧(910)从上方斜拉弹跳支撑件(750)的底部；受力板(710)上设有压缩触发件，蓄能卡位机构(930)设置在外壳(2)的两侧内壁，用于限位压缩触发件；蓄能机构(4)通过联动装置收缩套筒结构和主弹簧(740)；还设有与外壳卡位机构(940)配合的第一解锁装置，与预调机构(3)配合的调位重启键(627)，与压缩触发件配合的蓄能启动键(628)，与蓄能卡位机构(930)配合的第二解锁装置，与受力板卡位机构配合的第三解锁装置。2.如权利要求1所述的机器人弹跳机构，其特征在于，连杆机构(730)包括第一连杆(731)和第二连杆(735)；第一连杆(731)的一端转动设置在弹跳支撑件(750)上，另一端与第二连杆(735)的一端转动连接，第二连杆(735)的另一端转动设置在受力板(710)上。3.如权利要求1或2所述的机器人弹跳机构，其特征在于，预调机构(3)包括预调电机(605)以及位于底盘(1)的两侧翻板(310)、预调连杆(320)、预调齿轮(330)和下拉弹簧(601)；翻板(310)位于外壳(2)的下部，翻板(310)的底部转动设置在底盘(1)上，翻板(310)上部的一端与预调连杆(320)的一端转动连接；预调连杆(320)的另一端转动设置在预调齿轮(330)的偏心孔上，位于两侧的预调齿轮(330)啮合传动，预调电机(605)的输出轴与预调齿轮(330)传动连接；下拉弹簧(601)的一端与外壳(2)连接，另一端与底盘(1)连接。4.如权利要求1或2所述的机器人弹跳机构，其特征在于，蓄能机构(4)包括蓄能电机(410)、离合机构(420)和蓄能旋转轮(430)；离合机构(420)包括第一齿轮(421)、第二齿轮(422)和第三齿轮(423)；蓄能电机(410)与第一齿轮(421)传动连接；蓄能旋转轮(430)与第三齿轮(423)传动连接，第一齿轮(421)和第三齿轮(423)之间设有第二齿轮限位台(425)，第二齿轮(422)位于第二齿轮限位台(425)的一侧；联动装置为第一拉绳(625)，第一拉绳(625)的一端绕结在蓄能旋转轮(430)上，另一端固定在弹跳支撑件(750)上。
5.如权利要求1或2所述的机器人弹跳机构，其特征在于，外壳卡位机构(940)包括位于外壳(2)内侧两侧的第一主卡扣(212)、第一卡扣弹簧(941)、第一副卡扣(942)以及位于底盘(1)两侧的外壳限位卡扣安装台(109)，外壳限位卡扣安装台(109)上设有外壳限位卡扣安装槽(620)，第一卡扣弹簧(941)和第一副卡扣(942)依次安装在外壳限位卡扣安装槽(620)内，第一卡扣弹簧(941)在第一副卡扣(942)的后端。6.如权利要求5所述的机器人弹跳机构，其特征在于，弹跳支撑件(750)包括支撑板(761)以及位于支撑板(761)两侧的支撑件竖直板(754)；第一解锁装置包括触发翻折板(945)以及设置在支撑件竖直板(754)一侧的翻板回位触发杆(756)，外壳限位卡扣安装台(109)的内侧设有安装条孔(622)，触发翻折板(945)的一边伸入安装条孔(622)内并与第一副卡扣(942)连接。7.如权利要求6所述的机器人弹跳机构，其特征在于，弹跳触发机构(8)包括弹跳触发旋转板(810)、第二拉绳(615)、限位弹跳触发旋转...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏一鸣，吕艳军，石磊，张银量，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：