CN110843950B - 一种仿蝗虫弹跳机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械技术领域,涉及一种仿蝗虫弹跳机器人，包括腿部结构中的起跳支撑件、中间连接件以及躯干连接件，所述腿部结构一方面作为机器人静止时整个装置的支撑，另一方面为跳跃过程中能够达到一定的展开度。动力结构，所述动力结构包括源动力件、气缸与气囊，所述气缸包括进气缸、高压缸与活塞，所述源动力件包括齿轮、绕线筒、绳索和电机；所述中间连接件与起跳支撑件和躯干连接件螺栓螺母连接，所述躯干连接件与身体一端螺栓螺母连接，另一端弹簧连接；所述气缸的通过活塞杆上的绳索和原动力件连接，所述气缸的出气口与气囊的进气口连接；本发明提供一种仿蝗虫弹跳机器人，它能够实现跳跃比自身高的障碍，并能快速复位减少尖点碰撞。

Description

一种仿蝗虫弹跳机器人

技术领域

本发明属于机械技术领域,涉及一种仿蝗虫弹跳机器人。

背景技术

在许多野外任务中(例如侦察和救援)，机器人需要穿越未知的崎岖地形。侦察任务要求机器人不被发现，而救援任务要求它能够进入封闭的空间，例如在倒塌的建筑物和洞穴中通过裂缝和狭窄的通道。因此机器人设计中，应当基于机器人的预期任务和工作环境，寻找最合适的运动形式。最常见的地面机器人运动方法是步行或履带式，但是近年来人们发现跳跃提供了一种能够克服相对于机器人本身更高的障碍的运动方案。因此，许多研究者认为跳跃是移动机器人穿越崎岖复杂地形的最合适的运动方式。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：移动机器人在穿越崎岖复杂地形时，能够更好的克服相对于机器人本身更高的障碍同时保持机器人稳定的运动方案。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种仿蝗虫弹跳机器人，包括起跳支撑件，所述起跳支撑件的设计功能主要是支撑以及辅助起跳；中间连接件，所述中间连接件主要功能是连接起跳支撑件以及躯干连接件，并用于装载动力系统；躯干连接件，所述躯干连接件提供动力并用于承载身体；动力结构，所述动力结构包括源动力件、气缸与气囊，所述气缸包括较长的进气缸以及较短的高压缸与活塞杆，所述源动力件包括间歇齿轮、绕线筒、绳索和电机；电机的一端与间歇齿轮相连，间歇齿轮与从动齿轮啮合，绕线筒固定在从动齿轮上；绳索一端缠绕在绕线筒上，另一端与活塞杆连接。所述源动力件分别固定安装在中间连接件和躯干连接件中空内部。

所述中间连接件的两端分别与起跳支撑件和躯干连接件的一端连接，所述躯干连接件的另一端与身体一端螺栓螺母连接，身体的另一端底面与躯干连接件的上表面之间设有弹簧。

所述气囊通过两个气囊架分别固定安装在起跳支撑件与中间连接件和中间连接件与躯干连接件之间。

所述气缸的通过活塞杆上的绳索和原动力件连接，所述气缸的出气口与气囊的进气口连接。

进一步的，活塞杆在进气缸中向内挤压将气体压入高压缸中使高压缸内部气体压力逐渐上升，在高压缸的步缸口设置压力传感器，当高压缸内压力达到一定数值时打开缸口将气体在短时间内冲入气囊使其膨胀，从而使机器人腿部受力伸展离地跳跃。

进一步的，所述气囊为四边形结构，其上边面与中间连接件相连，下边面与起跳支撑件的上表面相连，气囊的后边与起跳支撑件之间的夹角大于前边与起跳支撑件之间的夹角。

采用上述技术方案，本发明在电机连续驱动下，带动间歇式的齿轮，实现绳索在绕线筒上的周期性缠绕和放卷，同时绳索的另一端系在气缸活塞活塞杆上，并于活塞杆上安装弹簧，即可实现周期性慢速进气与快速排气的工作模式。另外当齿轮达到间歇式位置时，活塞在进气缸中向内挤压将气体压入高压缸中使高压缸内部气体压力逐渐上升，在高压缸的步缸口设置压力传感器，当高压缸内压力达到一定数值时打开缸口将气体在短时间内冲入气囊使其膨胀，从而使机器人腿部受力伸展离地跳跃，同时采用弹簧连接能够快速复位和减少尖点碰撞。

本发明的有益效果：

本发明的移动机器人在穿越崎岖复杂地形时，能够更好的克服相对于机器人本身更高的障碍同时保持机器人稳定。

附图说明

图1为本发明的仿蝗虫弹跳机器人的整体结构示意图。

图2为本发明的动力结构的结构示意图。

图3为本发明的源动力件的结构示意图。

图4为气缸装配图。

图中，1起跳支撑件；2气囊；3中间连接件；4气囊架；5间歇齿轮；6从动齿轮；7绕线筒；8绳索；9电机；10躯干连接件；11弹簧；12身体；13活塞杆；14气缸。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

如图1～3所示，一种仿蝗虫弹跳机器人，包括起跳支撑件1，所述起跳支撑件的设计功能主要是支撑以及辅助起跳；

中间连接件3，所述中间连接件主要功能是连接起跳支撑件1以及躯干连接件10，并用于装载动力系统；

躯干连接件10，所述躯干连接件提供动力并用于承载身体12；

动力结构，所述动力结构包括源动力件、气缸14与气囊2，所述气缸包括较长的进气缸以及较短的高压缸与活塞杆13，所述源动力件包括齿轮5、绕线筒7、绳索8和电机9；

如图1所示，所述中间连接件3与起跳支撑件1和躯干连接件10螺栓螺母连接，所述躯干连接件10与身体12一端螺栓螺母连接，另一端弹簧11连接。

如图1所示，所述源动力件分别固定安装在中间连接件3和躯干连接件10中空内部。

如图1所示，所述气囊2通过两个气囊架4分别固定安装在起跳支撑件1与中间连接件3和中间连接件3与躯干连接件10之间。

如图3所示，所述气缸14的通过活塞杆13上的绳索8和原动力件连接，所述气缸14的出气口与气囊2的进气口连接。

本发明的工作原理如下：

由电机9通过间歇齿轮5传动将动力传递至从动齿轮6，从动齿轮6上安装带有绳索8的绕线筒7，绳索8的另一端系于气缸14的活塞杆13上，通过电机9的带动实现绳索8周期性的缠绕和放卷以及气缸14周期性的进气和排气。在跳跃开始前，活塞杆13拉出带动气缸14将气囊2内的气体抽出，使气囊2收缩带动腿部结构轻微折叠，当间歇齿轮5达到间歇式位置时，活塞杆13在进气缸14中向内挤压将气体压入高压缸中使高压缸内部气体压力逐渐上升，在高压缸的步缸口设置压力传感器，当高压缸内压力达到一定数值时打开缸口将气体在短时间内冲入气囊2使其膨胀，从而使机器人腿部受力伸展离地跳跃。当达到最高点后，活塞杆13重新向后拉出抽出气体，使机器人恢复初始状态完成落地，同时身体12和躯干连接件10一端使用弹簧11，一方面作为身体部件的支撑，另一方面可以限制整个腿部的摆动行程使之不至于过大散架。

以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种仿蝗虫弹跳机器人，其特征在于，包括起跳支撑件(1)、中间连接件(3)、躯干连接件(10)，所述躯干连接件提供动力并用于承载身体(12)；动力结构，所述动力结构包括源动力件、气缸(14)与气囊(2)，所述气缸包括较长的进气缸以及较短的高压缸与活塞杆(13)，所述源动力件包括间歇齿轮(5)、绕线筒(7)、绳索(8)和电机(9)；电机(9)的一端与间歇齿轮(5)相连，间歇齿轮(5)与从动齿轮(6)啮合，绕线筒(7)固定在从动齿轮(6)上；绳索(8)一端缠绕在绕线筒(7)上，另一端与活塞杆(13)连接；所述源动力件分别固定安装在中间连接件(3)和躯干连接件(10)中空内部；

所述中间连接件(3)的两端分别与起跳支撑件(1)和躯干连接件(10)的一端连接，所述躯干连接件(10)的另一端与身体(12)一端螺栓螺母连接，身体(12)的另一端底面与躯干连接件(10)的上表面之间设有弹簧(11)；

所述气囊(2)通过两个气囊架(4)分别固定安装在起跳支撑件(1)与中间连接件(3)和中间连接件(3)与躯干连接件(10)之间，所述气囊(2)为四边形结构，其上边面与中间连接件(3)相连，下边面与起跳支撑件(1)的上表面相连，气囊(2)的后边与起跳支撑件(1)之间的夹角大于前边与起跳支撑件(1)之间的夹角。

2.如权利要求1所述的一种仿蝗虫弹跳机器人，其特征在于，所述气缸(14)通过活塞杆(13)上的绳索(8)和源 动力件连接，所述气缸(14)的出气口与气囊(2)的进气口连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种仿蝗虫弹跳机器人，其特征在于，所述气缸(14)的活塞杆(13)上装有弹簧，所述气缸(14)的高压缸内装有压力传感器。

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