CN104648507A - 双关节跳跃机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种双关节跳跃机器人。包括由右大腿、第一同步带、第一电机、左大腿、第一挂簧连接板、左挂簧支撑板、第二挂簧连接板、大腿轴、左小腿、第一小腿同步带轮、第二同步带、第二电机、第二小腿同步带轮、脚掌左连接板、脚掌左支撑板、第四挂簧连接板、脚掌左底板、小腿轴、脚掌右连接板、脚掌右底板、脚掌右支撑板、第三挂簧连接板、右小腿、第一大腿同步带轮、右挂簧支撑板、第一固定板、第二固定板、第二大腿同步带轮、第二挂簧和第一挂簧构成的大腿机构、小腿机构和脚掌机构。本发明采用双关节，用两个电机驱动，应用弹簧蓄能，结构简单，机械结构柔性和缓冲效果好，因此跳跃性能很好。

Description

双关节跳跃机器人

技术领域

本发明涉及一种可以实现跳跃的仿生机器人。

背景技术

目前随着机器人技术的不断发展，在面对恶劣的环境和复杂的地形时，运用机器人弹跳功能来增强其地形和自主运动的能力，是近年来发展较快的一种机器人技术相比轮式或履带式机器人，跳跃机器人具有突出的越障能力，而且跳跃机器人的跳跃运动方式具有低能耗的特点。现在有一些关于仿生跳跃机器人的公开报道。但是大多都是机械结构柔性和缓冲效果差，致使跳跃不够平稳。申请号为201210279364.9的专利文件中，公开了一种仿青蛙跳跃机器人，是现有跳跃机器人比较适用的，通过对前后肢的合理设置，提高了驱动元件的利用率，优化了腿部结构，但是其后腿的仿生程度不高，忽略了腿部结构的完整性，不符合仿生学原理，而且其缓冲效果不好，影响了起跳的效率，致使跳跃性能不够好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性和缓冲效果好，可以实现连续跳跃的双关节跳跃机器人。

本发明的目的是这样实现的：包括大腿机构、小腿机构和脚掌机构；

大腿机构中，左大腿和右大腿下部通过轴承连接在大腿轴上，两个左大腿中间通过固定板连接，第一电机安装在固定板上，第一大腿同步带轮和第一电机输出轴相连，第二大腿同步带轮安装接在大腿轴上，第一同步带安装在两个大腿同步带轮之间，两个大腿之间连接第一挂簧连接板；

小腿机构中，左小腿和右小腿上端通过大腿轴分别与左大腿和右大腿连接，第二挂簧连接板和第三挂簧连接板安装在两个小腿之间，第二电机安装在一个小腿上，第二电机输出轴穿过另一个小腿和第一小腿同步带轮连接，第二小腿同步带轮安装在小腿轴上，第二同步带安装在两小腿同步带轮之间，左小腿和右小腿的下部通过轴承连接在小腿轴上；

脚掌机构中，脚掌左连接板和脚掌右连接板通过轴承连接在小腿轴上，第四挂簧连接板安装在两脚掌左连接板之间上，脚掌左支撑板和脚掌右支撑板分别安装在脚掌左连接板和脚掌右连接板上，脚掌左底板和脚掌右底板分别安装在脚掌左支撑板和脚掌右支撑板的下面；

第一挂簧连接板与第二挂簧连接板之间设置第一挂簧，第三挂簧连接板与第四挂簧连接板之间设置第二挂簧。

本发明还可以包括：

1、大腿同步带轮与小腿同步带轮位于不同侧。

2、带有大腿同步带轮的一侧的大腿上安装有使同步带张紧的压紧销。

本发明针对目前的仿生跳跃机器人存在的机械结构柔性和缓冲效果不好等造成的跳跃性能差的不足，提出了一种新型双关节跳跃机器人，应用简单的机械结构，主要达到可以实现连续跳跃的双关节机器人。

工作时首先第一电机缓慢正转，带动第一大腿同步带轮转动从而带动第一同步带运动，使得左大腿和右大腿绕着大腿轴转动，大腿向前下倾斜适当角度，挂簧被拉长，然后第二电机缓慢正转，带动第一小腿同步带轮转动从而带动第二同步带运动，从而左小腿和右小腿绕着小腿轴转动，使小腿向后下方倾斜一定角度，挂黄被拉长，准备起跳，第一电机和第二电机同时快速反转，机器人得到瞬间加速度起跳，在空中时刻机器人大腿和小腿完全伸开回到起始状态，在落地的那一瞬时第一电机和第二电机正向转动，使得大腿向前下倾斜小腿像后下倾斜，使得机器人落地时刻得以缓冲站住，然后再进行下一次跳跃，直至最后停止时第一电机和第二电机同时缓慢反转，使机器人恢复到起始状态。

本发明虽然和个别已有技术存在部分原理上的相似，但是又在其基础上进行了结构的创新。本发明采用双关节，用两个电机驱动，应用弹簧蓄能，结构简单，机械结构柔性和缓冲效果好，因此跳跃性能很好。本发明设计新颖，结构简单、可靠、布局合理，更适合完成各种复杂环境的跳跃任务。

附图说明

图1本发明的第一轴测图；

图2本发明的第二轴测图2；

图3图1的右视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更详细的描述：

本发明的主要组成部件包括：右大腿1、第一同步带2、压紧销3、第一电机4、左大腿5、第一挂簧连接板6、左挂簧支撑板7、第二挂簧连接板8、大腿轴9、左小腿10、第一小腿同步带轮11、第二同步带12、第二电机13、第二小腿同步带轮14、脚掌左连接板15、脚掌左支撑板16、第四挂簧连接板17、脚掌左底板18、小腿轴19、脚掌右连接板20、脚掌右底板21、脚掌右支撑板22、第三挂簧连接板23、右小腿24、第一大腿同步带轮25、右挂簧支撑板26、第一固定板27、第二固定板28、第二大腿同步带轮29、第二挂簧30、第一挂簧31。

结合图1至图3，大腿机构中，有左大腿5和右大腿1，左右大腿下部通过轴承连接在大腿轴9上，并且可以绕着其旋转，左大腿5和右大腿1中间通过第一固定板27和第二固定板28连接，第一电机4安装在第一固定板27上，第一大腿同步带轮25通过键和第一电机4输出轴相连，第二大腿同步带轮29通过键连接在大腿轴9上，第一大腿同步带轮25和第二大腿同步带轮29都在右大腿1的右侧，第一同步带2安装在第一大腿同步带轮25和第二大腿同步带轮29上，中间有安装在右大腿1上的压紧销3使同步带2张紧。第一电机4转动带动第一大腿同步带轮25转动，从而通过第一同步带2带动第二大腿同步带轮29转动，从而使左大腿5和右大腿1可以绕着大腿轴9转动。

结合图1至图3，小腿机构中，左小腿10和右小腿24通过大腿轴9分别和左大腿5和右大腿1连接，第二挂簧连接板8和第三挂簧连接板23安装在左小腿10和右小腿24中间，并且起到固定作用，第二电机213安装在右小腿24上，第二电机13输出轴穿过左小腿10和第一小腿同步带轮11通过键连接，第二小腿同步带轮14通过键安装在小腿轴19上，第二同步带12安装在第一小腿同步带轮11和第二小腿同步带轮14上。左小腿10和右小腿24的下部通过轴承连接在小腿轴19上。第二电机13转动带动第一小腿同步带轮11转动，从而通过第二同步带12带动第二小腿同步带轮14转动，从而使左小腿10和右小腿24可以绕着小腿轴19转动。

结合图1至图3，脚掌机构中，脚掌左连接板15和脚掌右连接板20通过轴承连接在小腿轴19上，第四挂簧连接板17安装在脚掌左连接板15和脚掌右连接板20上，脚掌左支撑板16和脚掌右支撑板22安装在脚掌左连接板15和脚掌右连接板20的两侧，脚掌左底板18和脚掌右底板21安装在脚掌左支撑板16和脚掌右支撑板22的下面。

工作时首先第一电机4缓慢正转，带动第一大腿同步带轮25转动从而带动第一同步带2运动，使得左大腿5和右大腿1绕着大腿轴9转动，大腿向前下倾斜适当角度，挂簧被拉长，然后第二电机13缓慢正转，带动第一小腿同步带轮11转动从而带动第二同步带12运动，从而左小腿10和右小腿24绕着小腿轴19转动，使小腿向后下方倾斜一定角度，挂黄被拉长，准备起跳，第一电机4和第二电机13同时快速反转，机器人得到瞬间加速度起跳，在空中时刻机器人大腿和小腿完全伸开回到起始状态，在落地的那一瞬时第一电机4和第二电机13正向转动，使得大腿向前下倾斜小腿像后下倾斜，使得机器人落地时刻得以缓冲站住，然后再进行下一次跳跃，直至最后停止时第一电机4和第二电机13同时缓慢反转，使机器人恢复到起始状态。

Claims (3)

1.一种双关节跳跃机器人，包括大腿机构、小腿机构和脚掌机构，其特征是：

大腿机构中，左大腿和右大腿下部通过轴承连接在大腿轴上，两个左大腿中间通过固定板连接，第一电机安装在固定板上，第一大腿同步带轮和第一电机输出轴相连，第二大腿同步带轮安装接在大腿轴上，第一同步带安装在两个大腿同步带轮之间，两个大腿之间连接第一挂簧连接板；

小腿机构中，左小腿和右小腿上端通过大腿轴分别与左大腿和右大腿连接，第二挂簧连接板和第三挂簧连接板安装在两个小腿之间，第二电机安装在一个小腿上，第二电机输出轴穿过另一个小腿和第一小腿同步带轮连接，第二小腿同步带轮安装在小腿轴上，第二同步带安装在两小腿同步带轮之间，左小腿和右小腿的下部通过轴承连接在小腿轴上；

脚掌机构中，脚掌左连接板和脚掌右连接板通过轴承连接在小腿轴上，第四挂簧连接板安装在两脚掌左连接板之间上，脚掌左支撑板和脚掌右支撑板分别安装在脚掌左连接板和脚掌右连接板上，脚掌左底板和脚掌右底板分别安装在脚掌左支撑板和脚掌右支撑板的下面；

第一挂簧连接板与第二挂簧连接板之间设置第一挂簧，第三挂簧连接板与第四挂簧连接板之间设置第二挂簧。

2.根据权利要求1所述的双关节跳跃机器人，其特征是：大腿同步带轮与小腿同步带轮位于不同侧。

3.根据权利要求1或2所述的双关节跳跃机器人，其特征是：带有大腿同步带轮的一侧的大腿上安装有使同步带张紧的压紧销。