一种形状记忆合金弹簧驱动的弹跳机器人制造技术

一种形状记忆合金弹簧驱动的弹跳机器人，包括前臂、蓄能机构、能量转换机构、后臂、触发机构、控制系统、电池和调角柱；前臂由第一连接块、第一杆件和第二杆件固接而成；蓄能机构由一对同轴平行对称排列的扭簧或平行双列扭簧或左右对称的簧片组成，其前、后伸出端分别插装在前臂、后臂上；后臂由第二连接块、第三杆件、第四杆件和第三连接块固接形成；触发机构由触发扭簧、第二挂钩和第四连接块焊接而成，并固定在后臂后部；控制系统由电源部分、单片机部分和驱动部分组成；调角柱通过销轴连接在后臂末端。该机器人结构简单、性能稳定，一定程度上弥补了现有弹跳机器人功重比小、驱动时存在噪音和污染、驱动电压比较高的缺陷。

A bouncing robot driven by shape memory alloy spring

A shape memory alloy spring driven hopping robot, including the forearm, energy storage mechanism, energy conversion mechanism, arm, trigger mechanism, control system, battery and adjustable horn; forearm by the first connecting block, a first rod and second rods which are connected fixedly; energy storage torsion spring mechanism comprises a pair of coaxial parallel symmetrically arranged or parallel double torsion spring or symmetrical reed, the front and rear ends are respectively inserted in the forearm, arm; arm is composed of second connecting blocks, third bars, fourth bars and third connecting block is fixedly connected with the formation; trigger mechanism triggered by a torsion spring, second hooks and fourth the connecting block is welded and fixed on the rear arm; control system comprises a power supply part, MCU part and driving part; adjusting column connected to the terminal of the rear arm through a pin shaft. The robot has the advantages of simple structure and stable performance, and compensates for the defects of the existing bouncing robot that the weight ratio of the existing hopping robot is small, noise and pollution are caused during driving, and the driving voltage is relatively high.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机器人
，特别涉及一种形状记忆合金弹簧驱动的弹跳机器 人。
技术介绍
目前，移动机器人主要采用两种运动方式多轮或履带式驱动，仿生爬行或步行。 然而，这两种移动机器人存在共同的缺陷很难一次性跃过较大的障碍物或沟渠。随着机器 人应用范围的日益广泛，机器人面临的工作环境也越来越恶劣，诸如考古探测、军事侦察、 反恐活动等，在这样的环境中显然要求机器人必须具有较强的地形适应和自主运动能力。 相对于以上两种运动方式的移动机器人，弹跳机器人可以顺利地跃过高于自身尺寸数倍的 障碍物，例如2009年瑞士洛桑大学研究的7克弹跳机器人能跳跃相当于自身高度27倍的 高度，因此更能适合复杂和不可预测的环境。常用机器人大多采用伺服电机驱动，其功重比小，且需要减速机构，从而使机器人 体积增大、结构繁重，且零部件精度要求高；同时，电机驱动存在噪音和污染，驱动电压也较 高，对于机器人向微小型化及家庭和服务行业发展非常不利。
技术实现思路
为克服现有弹跳机器人的缺陷与不足，本专利技术提供一种结构简单、性能稳定的形 状记忆合金弹簧驱动的弹跳机器人。本专利技术提供的弹跳机器人，包括前臂、蓄能机构、能量转换机构、后臂、触发机构、 控制系统、电池和调角柱；前臂由第一连接块、第一杆件和第二杆件固接而成，第一杆件和 第二杆件平行布置并固接在第一连接块上；蓄能机构由一对同轴平行对称排列的扭簧或平 行双列扭簧或左右对称的簧片组成，蓄能机构设置在前臂和后臂之间；后臂由第二连接块、 第三杆件、第四杆件和第三连接块固接形成，第三杆件与第四杆件之间成锐角，第二连接块 上固定有稳定杆；触发机构由触发扭簧、第二挂钩和第四连接块焊接而成，第四连接块固定 在触发扭簧头部，第二挂钩固定在触发扭簧伸出部分上，触发机构固定在后臂后部；控制系 统由电源电路部分、单片机电路部分和驱动电路部分组成；调角柱通过销轴连接在后臂的 末端；能量转换机构设置为旋转杠杆式能量转换机构、滑块式能量转换机构和双弹簧式能 量转换机构。所述的旋转杠杆式能量转换机构由第一记忆合金弹簧、第二记忆合金弹簧、第三 记忆合金弹簧、旋转杠杆、第一挂钩和第一销轴组成，第一挂钩固定在旋转杠杆上，旋转杠 杆两端设有连接孔并插入前臂中，通过第一销轴与前臂固定连接，前臂的第一连接块与旋 转杠杆左端连接孔之间连接第一记忆合金弹簧，前臂的第一连接块与旋转杠杆右端连接孔 之间连接第二记忆合金弹簧，触发机构的第四连接块与后臂的第二连接块之间连接第三记 忆合金弹簧。所述的滑块式能量转换机构由滑块、第三记忆合金弹簧、第四记忆合金弹簧、第五记忆合金弹簧、第一双程记忆合金弹簧和第五杆件组成，滑块套装在前臂中部，滑块由第一 圆筒、第二圆筒和连接板组成，第一圆筒、第二圆筒分别插入前臂的第一杆件、第二杆件中， 连接板位于第一圆筒和第二圆筒之间并设有三个孔，前孔与前臂的第一连接块之间连接第 四记忆合金弹簧，中间孔与触发机构的第二挂钩之间连接第一双程记忆合金弹簧，第五杆 件插装在前臂下部，连接板的后孔与第五杆件之间连接第五记忆合金弹簧，触发机构的第 四连接块与后臂的第二连接块之间连接第三记忆合金弹簧。所述的双弹簧式能量转换机构由第三记忆合金弹簧和第二双程记忆合金弹簧组 成，前臂的第一连接块与触发机构的第二挂钩之间连接第二双程记忆合金弹簧，触发机构 的第四连接块与后臂的第二连接块之间连接第三记忆合金弹簧。本专利技术的有益效果是1、驱动和触发机构采用记忆合金弹簧，轻质简便，一定程度上弥补了现有采用电力控 制的弹跳机器人驱动和触发装置功重比小、驱动时存在噪音和污染、驱动电压比较高的缺 陷。2、增设旋转装置并与记忆合金弹簧结合应用，结构简单、性能稳定，使弹跳机器人 实现了循环多次工作。3、角度柱由弹性材料制成，调节弹跳机器人初始弹跳角度的同时还能有效提高弹 跳机器人的弹跳高度。附图说明图1为本专利技术实施例1的整体结构示意图 图2为本专利技术实施例的前臂结构示意图图3为本专利技术实施例的蓄能机构结构示意图 图4为本专利技术实施例的后臂结构示意图 图5为本专利技术实施例的触发机构结构示意图 图6为本专利技术实施例控制系统的电源部分电路示意图 图7为本专利技术实施例控制系统的单片机部分电路示意图 图8为本专利技术实施例控制系统的驱动部分电路示意图 图9为本专利技术实施例2的整体结构示意图 图10为本专利技术实施例2的滑块结构示意图 图11本专利技术实施例3的整体结构示意图图中1.第一连接块，2.第一杆件，3.第二杆件，4.第一销轴，5.第一扭簧，6.第二扭 簧，7.旋转杠杆，8.控制系统，9.电池，10.第一挂钩，11.第二挂钩，12.第四连接块，13. 触发扭簧，14.第二连接块，15.第二销轴，16.调角柱，17.第三杆件，18.第四杆件，19. 第三连接块，20.稳定杆，21.第一记忆合金弹簧，22.第二记忆合金弹簧，23.第三记忆合 金弹簧，24.滑块，24a.第一圆筒，24b.第二圆筒，24c.连接板，25.第五杆件，26.第四记忆 合金弹簧，27.第五记忆合金弹簧，28.第一双程记忆合金弹簧，29.第二双程记忆合金弹具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。实施例1 一种形状记忆合金弹簧驱动的弹跳机器人，包括前臂、蓄能机构、能量转换机构、后臂、 触发机构、控制系统、电池和调角柱；前臂由第一连接块1、第一杆件2和第二杆件3固接而 成，第一杆件2和第二杆件3平行布置并固接在第一连接块1上；蓄能机构由一对同轴平行 对称排列的第一扭簧5和第二扭簧6组成，两扭簧的前、后伸出端分别插装在前臂、后臂上； 能量转换机构采用旋转杠杆式能量转换机构，由第一记忆合金弹簧21、第二记忆合金弹簧 22、第三记忆合金弹簧23、旋转杠杆7、第一挂钩10和第一销轴4组成，第一挂钩10固定在 旋转杠杆7上，旋转杠杆7两端设有连接孔并插入前臂中，通过第一销轴4与前臂固定连 接，前臂的第一连接块1与旋转杠杆7左端连接孔之间连接第一记忆合金弹簧21，前臂的第 一连接块1与旋转杠杆7右端连接孔之间连接第二记忆合金弹簧22，触发机构的第四连接 块12与后臂的第二连接块14之间连接第三记忆合金弹簧23 ；后臂由第二连接块14、第三 杆件17、第四杆件18和第三连接块19固接形成，第二连接块14和第三连接块19由轻质 塑料制成，第三杆件17与第四杆件18之间成锐角，第二连接块19上固定有稳定杆20 ；触 发机构由触发扭簧13、第二挂钩11和第四连接块12焊接而成，第四连接块12固定在触发 扭簧13头部，第二挂钩11固定在触发扭簧13伸出部分上，触发机构固定在后臂后部；控制 系统8由电源电路部分、单片机电路部分和驱动电路部分组成，控制系统8和电池9固定在 旋转装置靠近旋转支点的位置；调角柱16由轻质弹性材料制成，通过销轴连接在后臂的末 端，通过将第二销轴15插入调角柱16上不同的孔，调节弹跳机器人的初始弹跳角度。实施例2:一种形状记忆合金弹簧驱动的弹跳机器人，包括前臂、蓄能机构、能量转换机构、后臂、 触发机构、控制系统、电池和调角柱；前臂由第一连接块1、第一杆件2和第二杆3固接而 成，第一杆件2和第二杆件3平行布置并固接在第一连接块1上；蓄能机构由一对同轴平行 对称排列的第一扭簧5和第二扭簧6组成，两扭簧的前、本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种形状记忆合金弹簧驱动的弹跳机器人，包括前臂、蓄能机构、能量转换机构、后臂、触发机构、控制系统、电池和调角柱，其特征在于所述前臂由第一连接块、第一杆件和第二杆件固接而成，第一杆件和第二杆件平行布置并固接在第一连接块上；所述蓄能机构设置在前臂和后臂之间；所述后臂由第二连接块、第三杆件、第四杆件和第三连接块固接形成，第三杆件与第四杆件之间成锐角，第二连接块上固定有稳定杆；所述触发机构由触发扭簧、第二挂钩和第四连接块焊接而成，第四连接块固定在触发扭簧头部，第二挂钩固定在触发扭簧伸出部分上，触发机构固定在后臂后部；所述控制系统由电源电路部分、单片机电路部分和驱动电路部分组成；所述调角柱通过销轴连接在后臂的末端；所述能量转换机构设置为旋转杠杆式能量转换机构、滑块式能量转换机构和双弹簧式能量转换机构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭江龙，陈述平，李龙，袁忠秋，石祎元，刘天琦，窦志龙，张青春，刘淳，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：89