一种连续跳跃的弹跳机器人制造技术

一种连续跳跃的弹跳机器人，包括机架、弹跳机构、调节机构、传感控制模块和电池，机架用于安装固定弹跳机构、调节机构、传感控制模块和电池；弹跳机构实现弹跳机器人的站立和弹跳；调节机构用于弹跳机器人落地跌倒后自复位和起跳方向及角度的调节；传感控制模块感知弹跳机器人的姿态、朝向以及弹跳机构中凸轮和调节机构中杆腿的转动位置，控制弹跳机器人的动作并与远程远程终端无线通信，上传传感器数据和接收远程终端的命令，同时显示弹跳机器人的工作状态；电池为弹跳机器人提供电能。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及弹跳机器人，特别涉及一种具有连续跳跃功能的弹跳机器人，属于传感器和自动控制

技术介绍
移动机器人发展所要解决的一个突出问题是运动地形适应能力的提升。轮式机器人和履带式机器人在遇到较自身尺寸大的障碍物或沟壑时往往不能顺利通过或者运动效率低；步行和爬行机器人自由度多、控制复杂、运动缓慢，遇到较大障碍物或沟壑时同样无能为力；弹跳机器人具有运动范围大、越障能力强和躲避危险快等特点，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，但仍存在技术缺陷。目前对弹跳机器人的研究除了使用不同的工作原理提高弹跳高度外，主要集中在如何能够使机器人能够 连续跳跃运动。这就涉及到机器人的落地自复位、调节起跳方向和起跳角度。本申请人的专利技术专利200910263292. 7中介绍了一种具有弹跳运动功能的机器人，但是其不能实现连续跳跃功能，同时其弹跳机构使用两个凸轮驱动两个大腿动作，这对机器人零件的加工精度和安装要求都比较高。
技术实现思路
本技术设计了一种具有连续跳跃功能的弹跳机器人。在传感器模块、控制模块和电源模块的配合下，该机器人使用一个弹跳机构完成弹跳功能；使用另一个调节机构完成落地自复位、起跳方向和角度调节，从而实现机器人的连续跳跃运动。本专利技术采用的技术方案如下一种连续跳跃的弹跳机器人，其特征在于包括机架、弹跳机构、调节机构、传感控制模块和电池，机架用于安装固定弹跳机构、调节机构、传感控制模块和电池；弹跳机构实现弹跳机器人的站立和弹跳；调节机构用于弹跳机器人落地跌倒后自复位和起跳方向及角度的调节；传感控制模块感知弹跳机器人的姿态、朝向以及弹跳机构中凸轮和调节机构中杆腿的转动位置，控制弹跳机器人的动作并与远程终端无线通信，上传传感器数据和接收远程终端的命令，同时显示弹跳机器人的工作状态；电池为弹跳机器人提供电能；其中机架包括前端面、左端面、右端面和骨架，左、右端面固定在前端面两侧，骨架固定在左、右端面之间；弹跳机构包括直流电机、电机架、减速齿轮组、凸轮、轴承、大腿、扭力弹簧、小腿和大腿辅助腿；直流电机通过电机架固定在前端面内侧，直流电机的输出轴上设有齿轮，该齿轮与减速齿轮组依次啮合传动连接，减速齿轮组的末级齿轮与凸轮同轴；设置一置于机架左、右端面之间的大腿，大腿的顶端设置一轴承，该轴承外环与凸轮外轮廓相切，在机架的左、右端面之间固定连接一支轴，该支轴穿过大腿上部设置的铰支孔构成铰支连接，支轴上设有扭力弹簧，扭力弹簧的一个力臂抵压在大腿上，另外一个力臂抵压在机架上，大腿的末端分叉，分别与两根平置于地面、呈“八”字形的小腿铰支连接，两根小腿前端连接在一起，设置一大腿辅助腿，其两端分别与机架前端面及两根小腿的前端铰支连接，凸轮表面设有黑白相间的码盘标记；调节机构包括直流电机、电机架、杆腿和配重，直流电机通过电机架固定在前端面外侧并位于机架左、右端面之间的中点，直流电机输出轴与前端面垂直，杆腿的上端与电机输出轴固定连接，配重固定在杆腿的下部，杆腿的长度不小于直流电机输出轴距离地面的高度，杆腿上设有黑白相间的传感标记；传感控制模块包括稳压单元、状态指示单元、电机驱动单元、无线通信单元、控制处理单元、三轴加速度传感器、指南针传感器和两个红外传感器；稳压单元、状态指示单元、电机驱动单元、无线通信单元和控制处理单元集成在一个电路板上，安装在左端面内侧，三轴加速度传感器和指南针传感器集成在另一个电路板上，安装在小腿和大腿辅助腿的连接处，检测机器人的加速度，加速度数据通过控制单元的处理器处理得到机器人的姿态角，从而可以辨别机器人站立、向左侧跌倒、向右侧跌倒以及向前侧跌倒等状态；指南针传感器可 以检测机器人当前的朝向；一个红外传感器安装在机架左端面上，朝向正对凸轮表明粘贴的黑白相间的码盘，通过控制处理单元计算红外传感器的数据，从而可以得到凸轮转动的位置；另外一个红外传感器安装在机器人右端面顶端，其位置在机器人左右对称面上，通过杆腿上黑白相间的传感标记检测杆腿的摆动，当需要杆腿回到默认位置时，该红外传感器可以用于检测杆腿摆动到指向机器人正上方的位置；稳压单元为传感控制模块提供电源，电机驱动单元在控制处理单元的控制下，驱动弹跳机构及调节机构电机的正反转，状态指示单元可以显示机器人当前的工作和无线通信状态，无线通信单元可以与远程终端进行无线通信，上传传感器数据和接收控制命令，控制处理单元可以控制直流电机动作，驱动弹跳机构和调节机构完成相应的动作，实现机器人连续运动。本技术的优点及有益效果(I)本技术使用一个调节机构配合传感器检测机器人姿态及控制器控制电机动作，实现了自复位、起跳方向调节和起跳角度调节三种功能，具有机构简单，节省能量的优点。(2)本技术的自复位是主动式自复位，没有使用类似不倒翁的被动式自复位方法，因此具有更强的主动性和健壮性。(3)本技术的起跳方向和起跳角度调节方法可以实现机器人的弹跳方向、高度和距离可控，机器人可以根据障碍物的高度使用不同的起跳角度，达到优化运动和节省能量的效果。(4)本技术的自复位、起跳方向调节和起跳角度调节为弹跳机器人的连续运动提供了有力保障，为弹跳机器人的设计提供了新的思路，为加快弹跳机器人在复杂环境中的应用打下了部分基础。附图说明图I是本技术弹跳机器人结构框图；图2是本技术弹跳机器人总体装配图(左前视图)；图3是本技术弹跳机器人总体装配图(右后视图)；图4是本技术弹跳机器人总体装配图(右视图)；图5是本技术弹跳机器人总体装配图(左视图)；图6是本技术弹跳机器人的机架结构示意图；图7是本技术弹跳机器人的弹跳机构示意图；图8是本技术弹跳机器人的调节机构示意图；图9是本技术弹跳机器人的自复位工作过程示意图；图10是本技术弹跳机器人的起跳方向调节工作过程示意图-I ；图11是本技术弹跳机器人的起跳方向调节工作过程示意图-2 ；图12是本技术弹跳机器人的起跳角度调节工作过程示意图_3。 具体实施方式以下结合附图和实施例，对本技术的具体实施方案作进一步详细说明。参看图I，本技术弹跳机器人包括机架I、弹跳机构2、调节机构3、传感控制模块4和电池5。其中，传感控制模块4包括稳压单元4-1、状态指示单元4-2、电机驱动单元4-3、控制处理单元4-4、无线通信单元4-5、三轴加速度传感器4-6、指南针传感器4-7、红外传感器4-8和红外传感器4-9。参看图6，机架I包括前端面1-1、左端面1-2、右端面1-3和骨架1-4。左、右端面使用螺丝固定在前端面上；骨架铆接在左、右端面之间，同时使用螺母固定在左、右端面上。参看图2-7，弹跳机构2包括弹跳直流电机2-1、弹跳直流电机架2-2、初级减速齿轮2-3、二级减速大齿轮2-4、二级减速小齿轮2-5、三级减速大齿轮2-6、三级减速小齿轮2-7、四级减速齿轮2-8、凸轮2-9、凸轮码盘2-10、轴承2_11、四根扭力弹簧2_12、扭力弹簧骨架2-13、大腿2-14、大腿小腿连接件2-15、小腿2-16、大腿辅助腿2_18、小腿大腿辅助腿连接件2-17和大腿辅助腿机架连接件2-19。弹跳直流电机架2-2使用螺丝固定在前端面1-1上；弹跳直流电机2-1使用螺丝固定在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续跳跃的弹跳机器人，其特征在于：包括机架、弹跳机构、调节机构、传感控制模块和电池，机架用于安装固定弹跳机构、调节机构、传感控制模块和电池；弹跳机构实现弹跳机器人的站立和弹跳；调节机构用于弹跳机器人落地跌倒后自复位和起跳方向及角度的调节；传感控制模块感知弹跳机器人的姿态、朝向以及弹跳机构中凸轮和调节机构中杆腿的转动位置，控制弹跳机器人的动作并与远程终端无线通信，上传传感器数据和接收远程终端的命令，同时显示弹跳机器人的工作状态；电池为弹跳机器人提供电能；其中：机架包括前端面、左端面、右端面和骨架，左、右端面固定在前端面两侧，骨架固定在左、右端面之间；弹跳机构包括直流电机、电机架、减速齿轮组、凸轮、轴承、大腿、扭力弹簧、小腿和大腿辅助腿；直流电机通过电机架固定在前端面内侧，直流电机的输出轴上设有齿轮，该齿轮与减速齿轮组依次啮合传动连接，减速齿轮组的末级齿轮与凸轮同轴；设置一置于机架左、右端面之间的大腿，大腿的顶端设置一轴承，该轴承外环与凸轮外轮廓相切，在机架的左、右端面之间固定连接一支轴，该支轴穿过大腿上部设置的铰支孔构成铰支连接，支轴上设有扭力弹簧，扭力弹簧的一个力臂抵压在大腿上，另外一个力臂抵压在机架上，大腿的末端分叉，分别与两根平置于地面、呈“八”字形的小腿铰支连接，两根小腿前端连接在一起，设置一大腿辅助腿，其两端分别与机架前端面及两根小腿的前端铰支连接，凸轮表面设有黑白相间的码盘标记；调节机构包括直流电机、电机架、杆腿和配重，直流电机通过电机架固定在前端面外侧并位于机架左、右端面之间的中点，直流电机输出轴与前端面垂直，杆腿的上端与电机输出轴固定连接，配重固定在杆腿的下部，杆腿的长度不小于直流电机输出轴距离地面的高度，杆腿上设有黑白相间的传感标记；传感控制模块包括电机驱动单元、状态指示单元、稳压单元、无线通信单元、控制处理单元、三轴加速度传感器、指南针传感器和两个红外传感器；电机驱动单元、状态指示单元、稳压单元、无线通信单元和控制处理单元集成在一个电路板上，安装在左端面内侧，三轴加速度传感器和指南针传感器集成在另一个电路板上，安装在小腿和大腿辅助腿的连接处，一个红外传感器安装在机架左端面上，朝向正对凸轮表明粘贴的黑白相间的码盘，另外一个红外传感器安装在机器人右端面顶端，其位置在机器人左右对称面上，稳压单元为传感控制模块提供电源，电机驱动单元在控制处理单元的控制下，驱动弹跳机构及调节机构电机的正反转，状态指示单元显示机器人当前的工作和无线通信状态，无线通信单元与远程终端进行无线通信，上传传感器数据和接收控制命令。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张军，宋光明，乔贵方，李臻，葛剑，王爱民，宋爱国，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：实用新型
国别省市：