CN106995015B - 一种仿跳甲的弹跳机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种仿跳甲的弹跳机器人，包括齿轮组驱动弹跳部分、环境探测部分、通信部分及控制部分，齿轮组驱动弹跳部分、环境探测部分分别与通信部分连接，通信部分与控制部分连接，齿轮组驱动弹跳部分与环境探测部分连接。该机器人模仿跳甲的身体结构设计弹跳机构，利用电机带动齿轮组，由齿轮组驱动偏心轮转动，当偏心轮转动过半时，由跳子瞬间回跳完成整个跳弹运动。本发明在恶劣的环境中平稳有目的的弹跳运动，可以有探测所处的环境的温度、噪音、空气成分、金属的存在情况。

Description

一种仿跳甲的弹跳机器人

技术领域

本发明属于仿生机器人领域，特别是以昆虫跳甲为仿生对象的一种仿生弹跳机器人。

背景技术

目前多数机器人的运动形式主要是轮式、履带及多足式，这些设备在地势平坦的陆地较为高效，但它们很难通过比1/2轮直径还大的障碍物。履带式移动机器人经常应用到穿越崎岖复杂的地形，但跨越障碍物的高度能力也是有限的。因为它所能跨越的高度是由履带单元尺寸、重心位置及与地形之间的摩擦等各种影响因素所确定。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明是以昆虫跳甲为仿生对象的一种仿跳甲的弹跳机器人，该机器人模仿跳甲的身体结构设计弹跳机构，对环境要求相对较低，灵动性相对较强，可以跨越比机器本身尺寸还大的障碍物。

实现本发明目的的技术方案是：

一种仿跳甲的弹跳机器人，包括齿轮组驱动弹跳部分、环境探测部分、通信部分及控制部分，齿轮组驱动弹跳部分、环境探测部分分别与通信部分连接，通信部分与控制部分连接，齿轮组驱动弹跳部分与环境探测部分连接；其中：

所述齿轮组驱动弹跳部分由齿轮组模块、偏心轮模块及躯体弹跳模块组成，齿轮组模块的下部与躯体弹跳模块连接，偏心轮模块与齿轮组模块的输出扁轴连接，躯体弹跳模块与偏心轮模块连接。

所述齿轮组模块由电机、箱体、扁轴、从动电机齿轮、从动轴、输出轴、第一传动齿轮、第二传动齿轮、主动电机齿轮、输出齿轮组成，

电机安装在箱体内，从动电机齿轮与主动电机齿轮啮合，主动电机齿轮与电机的输出轴连接，从动电机齿轮与从动轴间隙配合，第一传动齿轮与从动电机齿轮啮合，第一传动齿轮与第二传动齿轮啮合，第一传动齿轮、第二传动齿轮分别与输出轴形成间隙配合，输出轴与箱体、扁轴连接， 输出齿轮间歇装配在输出轴上，第二传动齿轮与输出齿轮啮合，输出齿轮与扁轴连接，扁轴与箱体连接，通过齿轮组把电机直接输出扭矩增大。

所述偏心轮模块包括偏心轮、跳子和碳纤拉线，偏心轮与齿轮组模块的扁轴连接，跳子与偏心轮连接，碳纤拉线一端与跳子连接，另一端与躯体弹跳模块连接，可以在短时间内释放弹性势能。

所述躯体弹跳模块由外壳、前腿、左弹跳腿、右弹跳腿、弹簧和弹簧轴组成，外壳分别与弹簧轴、齿轮组模块的电机、箱体连接，外壳左前部与前腿、弹簧连接，左、右弹跳腿的一端分别与左、右碳纤拉线连接，另一端分别与弹簧轴连接，左弹跳腿的中部与外壳的左后部连接，右弹跳腿的中部与外壳的右后部连接，弹簧与弹簧轴连接，弹簧轴与外壳连接，用于支撑齿轮组模块、偏心轮模块及本身重量，将弹簧势能转化为动能。

所述环境探测部分由红外测温仪、气体检测仪、噪音传感仪及金属探测仪组成，红外测温仪、气体检测仪、噪音传感仪、金属探测仪分别与通信部分连接，分别监测弹跳机器人所处环境的温度、噪音、空气成分及金属的存在情况。

所述通信部分由第一无线收发端、第二无线收发端组成，第一无线收发射端与环境监测部分连接，齿轮组驱动弹跳部分与第一无线收发端连接，第二无线收发端与控制部分连接，用于接收和发送和处理环境监测部分及控制部分的信号。

所述控制部分由单片机系统模块与显示模块组成，单片机系统与第二无线收发端连接，显示模块与单片机系统连接，用于处理无线收发端的信号及显示环境监测的状态。

本发明与现有技术相比,具有如下有益效果：

该机器人模仿跳甲的身体结构设计弹跳机构，利用电机带动齿轮组，由齿轮组驱动偏心轮转动，当偏心轮转动过半时，由跳子瞬间回跳完成整个跳弹运动。本发明在恶劣的环境中平稳有目的的弹跳运动，可以有探测所处的环境的温度、噪音、空气成分、金属的存在情况。

附图说明

图1为本发明实施例仿跳甲的弹跳机器人的结构连接框图；

图2为弹跳机械部分主视图；

图3为弹跳机械部分右视图；

图4为弹跳机械部分俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步阐述，但不是对本发明的限定：

一种仿跳甲的弹跳机器人，包括齿轮组驱动弹跳部分25、环境探测部分29、通信34及控制部分37组成。

所述齿轮组驱动弹跳部分25由所述齿轮组模块26、偏心轮模块27及躯体弹跳模块28组成。其中齿轮组模块26的下部与躯体弹跳模块28连接，偏心轮模块27与齿轮组模块26的输出扁轴连接，躯体弹跳模块28与偏心轮模块27连接。

所述齿轮组模块26由电机14、左箱体16、右扁轴22、从动电机齿轮17、从动轴18、输出轴21、右箱体2、第一传动齿轮19、第二传动齿轮24、主动电机齿轮15、左扁轴20、输出齿轮23组成。

连接方式：电机14安装在左箱体16与右箱体2组成一个箱体, 主动电机齿轮15连接安装在电机14的输出轴21上面，从动电机齿轮17和主动齿轮15机械齿轮啮合，从动电机齿轮17与从动轴18间隙配合，从动轴18的两端与左箱体16、右箱体2相互连接，第二传动齿轮24与输出轴21形成间隙配合，第一传动齿轮19与从动电机齿轮17啮合，第一传动齿轮19与输出轴21形成间隙配合，输出轴21的一端与左箱体16、左扁轴20连接，输出轴21另一端与右箱体2、右扁轴22连接，第一传动齿轮19与第二传动齿轮24啮合，输出齿轮23间歇装配在输出轴21上，第二传动齿轮24机械啮合于输出齿轮23，输出齿轮23与右扁轴22连接，右扁轴22与右箱体2连接，左扁轴20与左箱体16连接。

作用：通过齿轮组把电机直接输出扭矩增大。

所述偏心轮模块27由右偏心轮3、右跳子10、左偏心轮42、左跳子43及右碳纤拉线9及左碳纤拉线44组成。

连接方式：左偏心轮42与左扁轴20连接，右偏心轮3与右扁轴22轴连接，左跳子43与左偏心轮3连接，右跳子10与右偏心轮3连接，左碳纤拉线44一端与左跳子43连接，左碳纤拉线44另一端与躯体弹跳模块28的左弹跳腿连接，右碳纤拉线9一端与右跳子10连接，左碳纤拉线44另一端与躯体弹跳模块28的左弹跳腿45连接。

作用：在短时间内释放弹性势能。

所述躯体弹跳模块由外上壳1、外下壳11、前腿12，左弹跳腿45、右弹跳腿8、前弹簧13、左上弹簧40、右上弹簧5，下弹簧41、上弹簧轴4，中弹簧轴6及下弹簧轴7组成。

连接方式：外上壳1与外下壳11连接，外上壳1与上弹簧轴4连接，外下壳11与齿轮组模块26的电机14、左箱体16、右箱体2连接，外下壳11的左前部与前腿12、前弹簧13连接，左弹跳腿45中部与外下壳11的左后部连接，右弹跳腿8中部与外下壳11的右后部连接，左弹跳腿45一端与左碳纤拉线44连接，左弹跳腿45的另一端与中弹簧轴6一端连接，右弹跳腿8一段与右碳纤拉线9连接，右弹跳腿8的另一端与中弹簧轴6一端连接，左上弹簧40一端与上弹簧轴4连接，右上弹簧5两端端分别作用于上弹簧轴4和中弹簧轴6，右上弹簧5另一端与中弹簧轴6连接，中弹簧轴6一端与左弹跳腿45连接，中弹簧轴6另一端与右弹跳腿8连接，下弹簧轴7与外下壳11连接，下弹簧41分别作用于中弹簧轴6和下弹簧轴7。

作用：支持齿轮组模块、偏心轮模块及本身重量，把弹簧势能转化为动能。

所述环境探测部分29由红外测温仪30、气体检测仪31、噪音传感仪32及金属探测仪33组成。

连接关系：红外测温仪30、气体检测仪31、噪音传感仪32、金属探测仪33与通信部分34的第一无线收发端35连接，第一无线收发端35安装在齿轮组驱动弹跳部分25由所述齿轮组模块26的上部。

作用：监测弹跳机器人所在环境的温度、噪音、空气成分、金属的存在情况。

所述通信部分34由第一无线收发射端35、第二无线收发端36组成。

连接关系：第一无线收发射端35与环境监测部分29连接，齿轮组驱动弹跳部分25与第一无线收发端35连接，第二无线收发端36与控制部分37连接。

作用：接收和发送和处理环境监测部分及控制部分的信号。

所述控制部分37由单片机系统模块38与显示模块39组成。

连接方式：单片机系统38与第二无线收发端36连接，显示模块39与单片机系统38连接。

作用：处理无线收发端的信号及显示环境监测的状态。

本发明的工作过程: 在整个仿跳甲机器人正常通电工作后，控制部分37给电机14信号执行转动动作，由电机主动齿轮15带动电机从动轮17，经过齿轮组模块26的左扁轴20、右扁轴22输出，带动偏心轮3顺时针转动，然后由偏心轮3对跳子10做提升动作，碳纤拉线9对弹跳腿8做上拉动作，弹跳腿8另一端对上弹簧5做拉伸动作，当偏心轮3转动约180°时，跳子10达到临界状态，当偏心轮3继续转动，跳子10瞬间会跳到偏心轮3另一侧，压缩的上弹簧5的弹性势能瞬间释放转换为整个机构的动能，机器人弹跳进空中，当机器人落地时，有小腿12及弹簧13起到减震吸能作用。在弹跳机器人平稳降落30秒后，首先，是红外测温仪30进行工作状态，所得信息通过第一无线收发端35发送到显示模块39及时显示机器人所处环境温度是否符合设定的机器人工作环境温度如（1°到300°）。如所探测到所处环境的温度大于300°时，弹跳机器人马上执行下一次弹跳动作，直到所探测的温度符合弹跳机器人正常工作的环境温度为止，这样有效防止高温对弹跳机器人的伤害。假如符合机器人的正常工作的环境温度，相继的气体检测仪31、噪音传感仪32、金属探测仪33开始工作，通过第一无线收发端35发送到显示模块39显示，工作人员记录后，继续给机器人做下一次弹跳的运动，到达下一个地点再进行相应的探测机器人所处环境的情况。

Claims (2)

1.一种仿跳甲的弹跳机器人，其特征是：包括齿轮组驱动弹跳部分、环境探测部分、通信部分及控制部分，齿轮组驱动弹跳部分、环境探测部分分别与通信部分连接，通信部分与控制部分连接，齿轮组驱动弹跳部分与环境探测部分连接；其中：

所述齿轮组驱动弹跳部分由齿轮组模块、偏心轮模块及躯体弹跳模块组成，齿轮组模块的下部与躯体弹跳模块连接，偏心轮模块与齿轮组模块的输出扁轴连接，躯体弹跳模块与偏心轮模块连接；

所述齿轮组模块由电机、箱体、扁轴、从动电机齿轮、从动轴、输出轴、第一传动齿轮、第二传动齿轮、主动电机齿轮、输出齿轮组成，

电机安装在箱体内，从动电机齿轮与主动电机齿轮啮合，主动电机齿轮与电机的输出轴连接，从动电机齿轮与从动轴间隙配合，第一传动齿轮与从动电机齿轮啮合，第一传动齿轮与第二传动齿轮啮合，第一传动齿轮、第二传动齿轮分别与输出轴形成间隙配合，输出轴与箱体、扁轴连接， 输出齿轮间歇装配在输出轴上，第二传动齿轮与输出齿轮啮合，输出齿轮与扁轴连接，扁轴与箱体连接，通过齿轮组把电机直接输出扭矩增大；

所述偏心轮模块包括偏心轮、跳子和碳纤拉线，偏心轮与齿轮组模块的扁轴连接，跳子与偏心轮连接，碳纤拉线一端与跳子连接，另一端与躯体弹跳模块连接，可以在短时间内释放弹性势能；

所述环境探测部分由红外测温仪、气体检测仪、噪音传感仪及金属探测仪组成，红外测温仪、气体检测仪、噪音传感仪、金属探测仪分别与通信部分连接，分别监测弹跳机器人所处环境的温度、噪音、空气成分及金属的存在情况；

所述通信部分由第一无线收发端、第二无线收发端组成，第一无线收发射端与环境监测部分连接，齿轮组驱动弹跳部分与第一无线收发端连接，第二无线收发端与控制部分连接，用于接收和发送和处理环境监测部分及控制部分的信号；

所述控制部分由单片机系统模块与显示模块组成，单片机系统与第二无线收发端连接，显示模块与单片机系统连接，用于处理无线收发端的信号及显示环境监测的状态。

2.根据权利要求1所述的弹跳机器人，其特征是：所述躯体弹跳模块由外壳、前腿、左弹跳腿、右弹跳腿、弹簧和弹簧轴组成，外壳分别与弹簧轴、齿轮组模块的电机、箱体连接，外壳左前部与前腿、弹簧连接，左、右弹跳腿的一端分别与碳纤拉线连接，另一端分别与弹簧轴连接，左弹跳腿的中部与外壳的左后部连接，右弹跳腿的中部与外壳的右后部连接，弹簧与弹簧轴连接，弹簧轴与外壳连接，用于支撑齿轮组模块、偏心轮模块及本身重量，将弹簧势能转化为动能。

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