一种落地自适应多功能跳跃机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种落地自适应多功能跳跃机器人。在机体前端的横边处安装有结构相同的两条前腿；在机体两侧边上安装有传动机构；在机体一侧边上靠近后端的矩形孔处，安装有起跳角锁定机构；在机体的后端朝后安装有起跳腿。采用轮式移动与跳跃两种功能使机器人具备多种运动形式；采用正反对称结构，落地后任意面着地均能再次起跳，避免了冗余的姿态调整机构添加，降低了落地翻转对再次起跳的影响；前腿采用两级减震结构防止了前腿万向导向轮的冲击损坏；导槽凸轮结构，实现了储能构件的瞬间无约束释放，提高机构的跳跃性能。本实用新型专利技术因体积小、重量轻、隐蔽性好，可通过添加传感器，应用于城市反恐战争、地震救灾、环境监测、航天军事等领域。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种跳跃机器人，尤其是涉及一种落地自适应多功能跳跃机器人。
技术介绍
小型机器人因体积小、重量轻、隐蔽性好等优点，在城市反恐、军事信息侦察、环境监测中的应用日益广泛。随着机体尺度的减小，原本平整的地面对于小型机器人来说变得崎岖，采用具备大步长特性的跳跃步态作为其最佳运动方式，可减小由于过多的地面接触而造成的损失。瑞士洛桑联邦理工学院，研制出高5cm，重7g的仿蚱蜢微型跳跃机器人，但落地翻滚后不能回复初始起跳状态，影响了再次起跳。针对该问题Mirko Kovac教授等，在原有机构上加装碳棒连接组成灯笼样骨架结构，利用重力作用辅助落地后恢复起跳初始状态，其最大外径12cm，重9. Sg,但起跳方向和起跳角度仍不可调。东京大学与ISAS联合研制的 Minerva，西储大学研制的由人造肌肉作为执行元件的机器人Crickent Microrobot，意大利理工学院模仿叶蝉研制的机器人Grillo，MIT研制的用于星际探索的Microbot，均存在落地翻转，不能回复起跳初始状态而影响再次起跳的问题，并且起跳方向和起跳角度不可调节。美国明尼苏达大学研制的重200g的机器人kout Robot,日本东京大学研制的用于地震在倒塌房屋中进行搜索的Rescue Robot，均具备跳跃和轮式移动两种运动功能，且都采用圆筒状结构设计，使落地后自动回复起跳初始状态，但起跳方向和起跳角度不可调节的问题仍然存在。NASA研制的第一代跳跃机器人，采用球形结构设计，利用重力作用使落地后回复起跳初始状态，通过摄像机运动调整重心位置，间接调整起跳方向，其落地状态和起跳角度控制可靠性不高，起跳角度不可调节，第二代跳跃机器人利用齿轮传动结构设计精确控制起跳方向，通过增加辅助构件使落地翻转的机体回复起跳初始状态，但起跳角度仍不可调整。第三代机器人具备轮式移动与跳跃多种功能，通过轮式移动可以调整起跳方向，但跳跃过程中方向控制欠佳，起跳角度0-85°连续可调，但落地翻转问题未能解决，且能量利用率只有约20%。而轮式移动是现有的能量转换率最高效的运动形式，基于上述考虑，本文提出一种具备轮式移动与跳跃两种运动功能，起跳方向和起跳角度连续可调，落地后可自动回复起跳状态的跳跃机器人结构。
技术实现思路
考虑到轮式移动是现有的能量转换率最高效的运动形式，本技术的目的在于提供一种落地自适应多功能跳跃机器人，它具备轮式移动与跳跃两种运动功能，起跳方向和起跳角度连续可调，落地后可自动回复起跳状态的跳跃机器人结构。本技术所采用的技术方案是本技术在机体前端的横边处安装有结构相同的两条前腿；在机体两侧边上安装有传动机构；在机体一侧边上靠近后端的矩形孔处，安装有起跳角锁定机构；在机体的后端朝后安装有起跳腿。所述的两条前腿每条前腿均包括两条前腿支撑杆，两根前腿减震弹簧，两个前腿万向导向轮组件；两前腿支撑杆固连为一整体，上下对称安装穿入机体前端横边孔，其自由端安装前腿万向导向轮组件，两根前腿减震弹簧，分别套在两前腿支撑杆上；所述的两个前腿万向导向轮组件均包括前轮减震支撑架，两个前轮减震弹簧，前轮固定吊杆，两个推力轴承，前轮固定框，前滚动轮，前轮固定梁，两个前轮固定杆；前轮减震支撑架套在前腿支撑杆上，前轮固定杆与前轮减震支撑架两端固连，前轮固定梁套于两前轮固定杆上，两个前轮减震弹簧分别安装于两个前轮固定杆上，U形前轮固定框通过前轮固定吊杆，安装于前轮固定梁中间开孔处，两个推力轴承均安装于前轮固定吊杆上，前滚动轮通过轴孔配合安装于U形前轮固定框开口端。所述的传动机构包括贯通轴式直线步进电机，贯通轴式直线步进电机丝杆，H形轴向移动导向杆，第I级转轴，转动电机，第I级转轴齿轮，第II级转轴，第II级转轴第一齿轮、第II级转轴第二齿轮，第II级转轴第三齿轮，第III级转轴，第III级转轴第一齿轮，第III级转轴第二齿轮，第III级转轴第三齿轮，导槽凸轮，第III级转轴第四齿轮，第一后滚动轮，第二后滚动轮；贯通轴式直线步进电机固定安装于机体横边中间，贯通轴式直线步进电机丝杆与机体两侧边最前端孔间隙配合，通过圆锥滚子轴承与H形轴向移动导向杆两平行边连接，H形轴向移动导向杆横边截面为矩形，与机体两侧边上的矩形孔形成，转动电机固定安装于机体一侧的外端，其输出轴即为第I级转轴，第I级转轴上固定安装第I级转轴齿轮， 第II级转轴与机体两侧边从前往后第二个圆形开孔间隙配合，并通过圆锥滚子轴承与H形轴向移动导向杆两平行边连接，第II级转轴上从靠近转动电机的一端到另一端，依次固定第II级转轴第三齿轮、第II级转轴第二齿轮，第II级转轴第一齿轮，三个齿轮均与第II级转轴采用过盈配合，其中，第III级转轴在导槽凸轮处断开，且两段轴之间通过光轴螺栓铆接， 第III级转轴两端通过滚动轴承安装于机体两侧边尾端的圆形开孔处，第III级转轴上从靠近转动电机的一端到另一端，依次固定第二后滚动轮，第III级转轴第四齿轮，导槽凸轮，第III 级转轴第三齿轮，第III级转轴第二齿轮，第III级转轴第一齿轮，第一后滚动轮，第III级转轴第四齿轮，第III级转轴第二齿轮，第一后滚动轮，第二后滚动轮与第III级转轴均采用过盈配合，第III级转轴第三齿轮，导槽凸轮和第III级转轴第一齿轮与第III级转轴均采用间隙配合，第III级转轴第三齿轮与导槽凸轮固连为一整体，轴向利用套筒定位。所述的起跳角锁定机构包括移动导销，复位弹簧，锁止齿轮；采用矩形截面与圆截面复合结构的阶梯杆作为移动导销，锁止齿轮固定安装移动导销矩形截面端面，起跳角锁定机构通过移动导销与机体一侧边上靠近后端的矩形孔滑动配合，复位弹簧安装于锁止齿轮与机体侧边的内端面之间。所述的起跳腿包括第I节第一腿，第I节第二腿，第II节第一腿，第II节第二腿， 第III节第一腿，第III节第二腿，腿部加固杆，跳跃储能弹簧，钢丝绳，导槽滚筒，角度调整杆， 旋转电机，支撑底板，第I节第一扭转弹簧，第I节第二扭转弹簧，第II节第一扭转弹簧，第 II节第二扭转弹簧，第III节第一扭转弹簧，第III节第二扭转弹簧；第I节第一腿与第I节第二腿的一端通过间隙配合安装在第III级转轴上，第I节第一腿与第I节第二腿的另一端分别和第II节第一腿与第II节第二腿叉形开孔端铆接，第I节第一腿与第III级转轴第一齿轮由螺钉固连，第II节第一腿和第II节第二腿分别与第III节第一腿和第III节第二腿的一端铆接，角度调整杆正反两面上端两侧圆柱形凸台分别与第III节第一腿和第III节第二腿叉形孔间隙配合，角度调整杆下端圆孔通过旋转电机输出轴与椭圆形支撑底板上的两凸台连接，跳跃储能弹簧两端的挂钩，分别与第II节第一腿、第III节第一腿的铆接螺栓，和第II节第二腿、第III节第二腿的铆接螺栓连接，钢丝绳一端固定于角度调整杆上端面拱形孔处，另一端通过导槽滚筒安装于导槽凸轮的导槽内，第I节第一扭转弹簧安装于第I节第一腿和第II节第一腿铆接螺栓上，所述两弹簧臂分别与第I节第一腿和第II节第一腿固连；第I 节第二扭转弹簧安装于第I节第二腿和第II节第二腿铆接螺栓上，所述两弹簧臂分别与第 I节第二腿和第II节第二腿固连；第II节第一扭转弹簧安装于第II节第一腿和第III节第一腿铆接螺栓上，所述两弹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：倪虹，甄永乾，梅德庆，汪延成，陈子辰，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：实用新型
国别省市：