【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机器人，具体为一种跳跃机器人 。
技术介绍
1、伴随人类社会的发展，人类对地球的探索越来越深入，面对的极端恶劣环境也随之增多，仅靠人类自身的力量已经不能完美的完成特殊条件下的勘测任务，因此需要机器人来协助人类的工作。
2、目前使用最多的地面行走勘测机器人类型是轮式机器人和履带式机器人。轮式机器人一般适用于地势良好的平坦地面，其移动速度快，承载能力大，但由于工作环境的多样性，当地表环境柔软潮湿或存在较多高障碍物时，轮式机器人便不能顺利移动或者越过障碍物。履带式机器人在平坦地面和柔软地面都可进行移动作业，但其重量大、能耗高，且越障能力受地面情况影响大。在这种情况下，跳跃机器人脱颖而出，相较于轮式机器人和履带式机器人，其具有更强的环境适应性。在跳跃机器人中，仿生跳跃机器人的表现出色，该类跳跃机器人通常以跳跃能力强的动物为仿生对象，例如青蛙、袋鼠和蝗虫等，通过模仿其骨骼结构和弹跳力的释放与传递来设计机器人的结构，从而实现高效能的跳跃能力。
3、本专利技术主要是以青蛙为仿生对象开展的研究。现有的仿青蛙跳跃机器人具有各式各样的形态，但是性能不一，其普遍存在一些问题，如能量利用率低，落地不平稳等，影响了跳跃机器人的性能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种改进的仿形跳跃机器人，以弥补现有技术的不足。
2、为实现上述技术目的，本专利技术提供的技术方案为：
3、一种跳跃机器人，包括头部、前肢、后肢、驱动电机和传动结构，其特征在
4、所述后肢包括后脚掌和左右两个平行的导向柱，所述导向柱的后端与后脚掌固定连接，前端安插在头部开设的导向孔中，具有在导向孔中前后移动的活动自由度；所述传动结构包括弹簧和齿轮齿条副，所述齿轮齿条副由缺齿齿轮和与其啮合的齿条组成；所述弹簧设有两个，分别套设在两导向柱上，且被限制在头部和后脚掌之间；所述齿条设置在两导向柱之间，与导向柱保持平行，齿条的后端与后脚掌固定连接，前端安插在头部开设的滑轨中，具有沿着滑轨前后移动的活动自由度；所述缺齿齿轮安装在头部的中间位置，由所述驱动电机带动旋转，利用啮合关系带动齿条前移压缩弹簧，为跳跃积蓄势能，并通过缺齿位置解除与齿条的啮合关系，释放势能。
5、在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：
6、进一步的，所述传动结构包括两副多连杆关节，与两导向柱一一对应；所述多连杆关节由依次连接的第一关节、第二关节和第三关节组成，其中，第一关节位于对应的导向柱的下方，其前端与头部铰接，第三关节位于对应的导向柱的上方，其后端与后脚掌铰接，第二关节的前后两端则分别与第一关节的后端和第三关节的前端铰接，各关节前后两端铰接点的铰接轴相互平行。
7、作为优选，所述第一关节、第二关节和第三关节的长度比例可控制在4:9:3左右。
8、进一步的，所述后脚掌包括掌身和排成一排的多个趾部，导向柱与掌身连接，所述趾部为尖端朝下并向后倾斜的楔形块体，设置在掌身的底面。
9、进一步的，前肢的顶部与头部连接，底部向前伸出，机器人平放于地面时，前肢呈凹弧形。
10、进一步的，头部的左右两侧各设有一前肢孔，所述前肢孔为头部从底面向上开出的切口槽，其宽度与前肢的宽度适配，其外壁设有通孔螺孔，前肢的顶部安装在对应的前肢孔中，紧定螺栓从头部的外侧面旋入所述通孔螺孔，与前肢接触，通过拧紧螺栓将前肢顶紧，实现前肢与头部的固定连接。
11、进一步的，头部在两导向孔的后侧开设有前弹簧孔，后脚掌在对准两前弹簧孔的位置开设有后弹簧孔；所述前弹簧孔、后弹簧孔的直径与弹簧外径适配，大于导向孔的直径，前弹簧孔与导向孔组成阶梯孔，弹簧的前端安装在前弹簧孔中，抵触在所述阶梯孔的阶梯面上；后弹簧孔为盲孔，导向柱自后弹簧孔中伸出，弹簧的后端安装在后弹簧孔中，与后弹簧孔的孔底面相抵触。
12、进一步的，所述缺齿齿轮与头部，弹簧和导向柱的接触部位涂抹有固体润滑材料，如碳粉等。
13、进一步的，本专利技术跳跃机器人还包括定位模块和无线通信模块，所述驱动电机的控制信号输入端和定位模块的信号输出端通过无线通信模块与遥控器或远程控制平台连接。
14、有益效果
15、1）本专利技术跳跃机器人巧妙设计传动结构，实现自动触发远距离弹跳，其传动设计中，从驱动电机、齿轮、弹簧到后肢，只存在一个传动链传递能量，避免了多级传动链造成的能量利用率递减浪费，有效进行力的传递，提高了势能到动能的转化效率，使得驱动电机不需要很大的扭矩即可实现压缩弹簧的工作，有利于驱动电机的小微型化，以控制机器人的体积和负重，为提高机器人的跳跃性能打下基础；
16、2）在更优选的技术方案中，本专利技术跳跃机器人通过进一步对前、后肢的改造，使机器人离地高度低，前肢贴地面积大，后肢支撑点多，跳跃完成后能够平稳落地，且能够充分利用传动结构传递的动能，实现远距离跳跃，提高跳跃机器人的性能。
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1.一种跳跃机器人，包括头部（102）、前肢（101）、后肢、驱动电机（105）和传动结构，其特征在于：
2.如权利要求1所述的一种跳跃机器人，其特征在于，所述传动结构包括两副多连杆关节，与两导向柱（302）一一对应；所述多连杆关节由依次连接的第一关节（103）、第二关节（104）和第三关节（108）组成，其中，第一关节（103）位于对应的导向柱（302）的下方，其前端与头部（102）铰接，第三关节（108）位于对应的导向柱（302）的上方，其后端与后脚掌（109）铰接，第二关节（104）的前后两端则分别与第一关节（104）的后端和第三关节（108）的前端铰接，各关节前后两端铰接点的铰接轴相互平行。
3.如权利要求2所述的一种跳跃机器人，其特征在于，所述一关节（103）、第二关节（104）和第三关节（108）的长度比例为4:9:3。
4.如权利要求1所述的一种跳跃机器人，其特征在于，所述后脚掌（10）包括掌身和排成一排的多个趾部，导向柱（302）与掌身连接，所述趾部为尖端朝下并向后倾斜的楔形块体，设置在掌身底面的后侧。
5.如权利要
6.如权利要求5所述的一种跳跃机器人，其特征在于，头部（102）的左右两侧各设有一前肢孔（206），所述前肢孔（206）为头部（102）从底面向上开出的切口槽，其宽度与前肢(206)的宽度适配，其外壁设有通孔螺孔，前肢（101）的顶部安装在对应的前肢孔（206）中，紧定螺栓从头部（102）的外侧面旋入所述通孔螺孔与前肢（101）接触，通过拧紧螺栓将前肢（101）顶紧，实现前肢（101）与头部（102）的固定连接。
7.如权利要求1所述的一种跳跃机器人，其特征在于，头部（102）在两导向孔（205）的后侧开设有前弹簧孔（202），后脚掌（109）在对准两前弹簧孔（202）的位置开设有后弹簧孔（303）；所述前弹簧孔（202）、后弹簧孔（303）的直径与弹簧（107）外径适配，大于导向孔（205）的直径，前弹簧孔（202）与导向孔（205）组成阶梯孔，弹簧（107）的前端安装在前弹簧孔（202）中，抵触在所述阶梯孔的阶梯面上；后弹簧孔（303）为盲孔，导向柱（302）自后弹簧孔（303）中伸出，弹簧（107）的后端安装在后弹簧孔（303）中，与后弹簧孔（303）的孔底面抵触。
8.如权利要求1所述的一种跳跃机器人，其特征在于，所述缺齿齿轮（106）与头部（102），弹簧（107）和导向柱（302）的接触部位涂抹有固体润滑材料。
9.如权利要求1-8中任一项所述的一种跳跃机器人，其特征在于，还包括定位模块和无线通信模块，所述驱动电机（105）的控制信号输入端和定位模块的信号输出端通过无线通信模块与遥控器或远程控制平台连接。
...【技术特征摘要】
1.一种跳跃机器人，包括头部（102）、前肢（101）、后肢、驱动电机（105）和传动结构，其特征在于：
2.如权利要求1所述的一种跳跃机器人，其特征在于，所述传动结构包括两副多连杆关节，与两导向柱（302）一一对应；所述多连杆关节由依次连接的第一关节（103）、第二关节（104）和第三关节（108）组成，其中，第一关节（103）位于对应的导向柱（302）的下方，其前端与头部（102）铰接，第三关节（108）位于对应的导向柱（302）的上方，其后端与后脚掌（109）铰接，第二关节（104）的前后两端则分别与第一关节（104）的后端和第三关节（108）的前端铰接，各关节前后两端铰接点的铰接轴相互平行。
3.如权利要求2所述的一种跳跃机器人，其特征在于，所述一关节（103）、第二关节（104）和第三关节（108）的长度比例为4:9:3。
4.如权利要求1所述的一种跳跃机器人，其特征在于，所述后脚掌（10）包括掌身和排成一排的多个趾部，导向柱（302）与掌身连接，所述趾部为尖端朝下并向后倾斜的楔形块体，设置在掌身底面的后侧。
5.如权利要求1所述的一种跳跃机器人，其特征在于，前肢（101）的顶部与头部（102）连接，底部向前伸出，机器人平放于地面时，前肢（101）呈凹弧形。
6.如权利要求5所述的一种跳跃机器人，其特征在于，头部（102）的左右两侧各设有一前肢孔（206），所述前肢孔（2...
【专利技术属性】
技术研发人员：顾艳秋，石阳，王德开，孙敏月，邹柏琪，关栋，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：
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