CN202358216U

CN202358216U - 一种可实现跳跃动作的机器人

Info

Publication number: CN202358216U
Application number: CN2011205091386U
Authority: CN
Inventors: 高丙团; 包宇庆
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2021-12-09

Abstract

本实用新型公开一种可实现跳跃动作的机器人，包括本体和两个跳跃足，跳跃足和本体之间通过弹跳装置连接；弹跳装置包括导轨、底座、左斜杆、右斜杆、电机、齿轮组、滑轮、缆绳、弹力触发保持器、偏心轮、偏心轮连杆和扭簧；导轨固定连接在本体的内部，导轨位于底座的上方，跳跃足位于底座的下方；电机与齿轮组连接，齿轮组分别与滑轮和偏心轮连接，滑轮和底座通过缆绳连接，偏心轮与偏心轮连杆的一端连接，弹力触发保持器位于导轨的下方；左斜杆和右斜杆的上端均与导轨可滑动连接，左斜杆和右斜杆的下端均与底座可转动连接；扭簧分别位于左斜杆和右斜杆的两端。该结构的机器人可实现跳跃动作。

Description

一种可实现跳跃动作的机器人

技术领域

本实用新型涉及一种机器人装置，具体来说，涉及一种可实现跳跃动作的机器人。

背景技术

近几年来，研究人员设计了许多跳跃机器人。对于机器人的跳跃，需要先进行储能，然后瞬间释放能量，从而使能量转化为重力势能。目前现有的跳跃机器人主要分为三大类：基于弹簧的设计，基于气动的设计以及基于燃烧推进的设计。对于基于弹簧的设计而言，初始时弹簧处于未压缩状态，然后由驱动机构压缩弹簧，从而使能量从驱动机构转化成弹簧的弹性势能。之后，跳跃机制使弹性势能瞬间释放，使弹簧对地面产生推力，从而使机器人起跳。对于基于气动的设计而言，机器人往往包括一个储气罐和一个气缸。储气罐中的空气突然释放，使气缸冲击地面，从而使机器人起跳。对于基于燃烧推进的设计而言，当燃烧室点火时活塞冲击地面从而使机器人起跳。基于弹簧的设计相比于另外两种设计方法，更加容易实现，且更加节约成本。

发明内容

技术问题：本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种可实现跳跃动作的机器人，该机器人可以完成跳跃动作，且结构简单。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种可实现跳跃动作的机器人，该机器人包括本体和两个跳跃足，每个跳跃足的顶部设有一根连杆，跳跃足位于本体的下方，且跳跃足和本体之间通过弹跳装置连接；

所述的弹跳装置包括导轨、底座、左斜杆、右斜杆、电机、齿轮组、滑轮、缆绳、弹力触发保持器、偏心轮、偏心轮连杆和扭簧；其中，

所述的底座和导轨上设有同轴线的通孔，且底座的顶面设有凹口，导轨固定连接在本体的内部，导轨位于底座的上方，跳跃足位于底座的下方；跳跃足的连杆的下部穿过底座的通孔，并且与底座固定连接，连杆的上部穿过导轨的通孔；

所述的电机、齿轮组和弹力触发保持器固定连接在导轨上；电机通过转轴与齿轮组连接，齿轮组通过转轴分别与滑轮和偏心轮连接，滑轮和底座之间通过缆绳连接，偏心轮与偏心轮连杆的一端连接，弹力触发保持器位于导轨的下方，且弹力触发保持器的球形销与底座的凹口相对应；

所述的左斜杆的上端和右斜杆的上端均与导轨可滑动连接，左斜杆的下端和右斜杆的下端均与底座可转动连接；扭簧分别位于左斜杆的两端和右斜杆的两端。

进一步，所述的可实现跳跃动作的机器人，还包括侧杆转轴和侧杆，侧杆转轴固定连接在导轨上，侧杆与侧杆转轴可转动连接，侧杆的一端与偏心轮连杆的一端连接，侧杆的另一端位于本体的外侧。

进一步，所述的侧杆转轴为两根，每根侧杆转轴上分别连接一根侧杆，且两根侧杆转轴位于导轨的前侧和后侧，两根侧杆位于本体的前侧和后侧；所述的本体的前侧和后侧均为平面，本体的左侧、右侧和顶面均为弧面。

进一步，所述的可实现跳跃动作的机器人，还包括动力源和两个电动螺旋浆，该两个电动螺旋浆横向固定连接在底座的下方，动力源固定连接在本体内部，且动力源通过导线分别与两个电动螺旋浆连接。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1.可以实现跳跃动作，且结构简单。本实用新型提供的机器人包括本体和跳跃足，跳跃足和本体之间通过弹跳装置连接。通过设置弹跳装置来实现机器人的跳跃。弹跳装置包括导轨、底座、左斜杆、右斜杆、电机、齿轮组、滑轮、缆绳、弹力触发保持器、偏心轮、偏心轮连杆和扭簧。机器人的构造简单。整个跳跃过程包括了弹力加载阶段、弹力保持阶段和弹力释放阶段。弹力加载阶段：左斜杆和右斜杆向下移动，使得固定在左斜杆和右斜杆两端的扭簧存储弹力。弹力保持阶段：弹力触发保持器的球形销落入底座顶面的凹口时，电机暂停运行，进入弹力保持阶段。弹力释放阶段：电机再次运行使得球形销重新回位弹力触发保持器中，然后电机停止运行，使得储存在扭簧中的弹力释放，机器人实现跳跃动作。

2. 适应复杂路况，可实现机器人从摔倒状态转为站立状态，以实现姿态调整。本实用新型中的机器人还设置侧杆转轴和侧杆。侧杆与侧杆转轴可转动连接，并且侧杆的一端与偏心轮连杆的一端连接，侧杆的另一端位于本体的外侧。这样，在弹力加载阶段的同时，电机通过齿轮组带动偏心轮转动，偏心轮通过偏心轮连杆对侧杆的一端施加动力，侧杆绕侧杆转轴转动，从而使位于本体外侧的侧杆支撑地面，从而使机器人站立起来。通过设置侧杆转轴和侧杆，可以实现机器人在复杂地面的跳跃。当机器人跳跃后摔倒，启动侧杆，可以让机器人从摔倒姿势转为站立姿势，以实现下一次的跳跃。

3. 无论以何种姿势摔倒，机器人都能够实现站立。本实用新型的侧杆转轴为两根，两根侧杆转轴位于导轨的前侧和后侧，两根侧杆位于本体的前侧和后侧；本体的前侧和后侧均为平面，本体的左侧、右侧和顶面均为弧面。在机器人跳跃后，如果本体的左侧、右侧和顶面先着地，那么因为机器人的本体的左侧、右侧和顶面均为弧面，所以最终着地的会是机器人的本体的前侧和后侧。利用位于本体前侧的侧杆，或者利用位于本体后侧的侧杆，均可以实现站立。这样就确保了无论机器人以何种姿势摔倒，它都能够实现站立。

4.在机器人跳跃摔倒时，可调整机器人下一次的起跳方向。本实用新型的机器人，还包括动力源和两个电动螺旋浆。当机器人跳跃摔倒，平躺在地面时，两个电动螺旋浆能够分别产生推力。当一个电动螺旋浆转动而另一个电动螺旋浆不动时，机器人将向一个方向转动，从而实现机器人方向的改变。当机器人方向改变后，利用侧杆转轴和侧杆，实现机器人站立，最后完成跳跃动作。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的弹跳装置的左前侧视角的立体结构示意图。

图3是本实用新型的弹跳装置的右前侧视角的立体结构示意图。

图4是本实用新型的机器人摔倒状态的示意图。

图5是本实用新型的机器人站立过程中的示意图。

图6是本实用新型的机器人站立状态的示意图。

图中有：1.本体，2.跳跃足，201.连杆，3.弹跳装置，301.导轨，302.底座，303.左斜杆，304.右斜杆，305.电机，306.齿轮组，307.滑轮，308.缆绳，309.弹力触发保持器，310.偏心轮，311.偏心轮连杆，4.侧杆转轴，5.侧杆，6.电动螺旋浆。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细的说明。

如图1至图3所示，本实用新型的一种可实现跳跃动作的机器人，包括本体1和两个跳跃足2。跳跃足2位于本体1的下方。每个跳跃足2的顶部设有一根连杆201，且跳跃足2和本体1之间通过弹跳装置3连接。机器人依靠弹跳装置3对跳跃足2提供弹跳动力来实现跳跃动作。弹跳装置3包括导轨301、底座302、左斜杆303、右斜杆304、电机305、齿轮组306、滑轮307、缆绳308、弹力触发保持器309、偏心轮310、偏心轮连杆311和扭簧。底座302和导轨301上设有同轴线的通孔。底座302的顶面设有凹口。导轨301固定连接在本体1的内部，导轨301位于底座302的上方，跳跃足2位于底座302的下方。底座302和本体1之间没有固定连接关系。跳跃足2的连杆201的下部穿过底座302的通孔，并且与底座302固定连接，连杆201的上部穿过导轨301的通孔。连杆201与导轨301之间没有固定连接关系。这样，连杆201对导轨301的上下运动起限位作用。电机305、齿轮组306和弹力触发保持器309固定连接在导轨301上。电机305通过转轴与齿轮组306连接。齿轮组306通过转轴分别与滑轮307和偏心轮310连接。滑轮307和底座302之间通过缆绳308连接，偏心轮310与偏心轮连杆311的一端连接。弹力触发保持器309位于导轨301的下方，且弹力触发保持器309的球形销与底座302的凹口相对应。左斜杆303的上端和右斜杆304的上端均与导轨301可滑动连接，左斜杆303的下端和右斜杆304的下端均与底座302可转动连接。扭簧分别位于左斜杆303的两端和右斜杆304的两端。

该结构的机器人实现跳跃的过程包括弹力加载阶段、弹力保持阶段和弹力释放阶段。

弹力加载阶段的过程是：电机305通过齿轮组306带动滑轮307转动，滑轮307收紧缆绳308，导轨301相对于底座302向下移动。因为导轨301和本体1固定连接，所以本体1相对于底座302向下移动。左斜杆303的下端和右斜杆304的下端分别绕底座302转动，左斜杆303的上端和右斜杆304的上端分别沿着导轨301向两侧滑动。由于左斜杆303的两端和右斜杆304的两端分别装有扭簧，因此左斜杆303和右斜杆304在转动的过程中，扭簧存储弹力。

在扭簧存储弹力的同时，弹力触发保持器309会随着导轨302相对于底座302向下移动。当弹力触发保持器309中的球形销落入底座302顶面的凹口时，电机305暂停运行。此时，整个机器人进入弹力保持阶段，即起跳预备阶段。在弹力保持阶段，机器人起跳所需的能量已经存储在扭簧中，要使机器人起跳的话，只需将卡在凹口中的球形销移开，扭簧存储的能量即可释放。弹力释放阶段的过程是：进入弹力保持阶段后，电机305再次运行，继续通过齿轮组306带动滑轮307转动，收紧缆绳308，从而使弹力触发保持器309相对于底座302继续向下移动。卡在凹口中的球形销随着使弹力触发保持器309的移动，退回弹力触发保持器309中。此时，电机305停止运行。储存在扭簧中的弹力释放，导轨301相对于底座302向上移动。因为导轨301和本体1固定连接，所以本体1相对于底座302向上移动，即机器人实现跳跃动作。

进一步，为了保证该结构的机器人可以实现连续跳跃，在跌倒时仍然能够站立，该结构的机器人还包括侧杆转轴4和侧杆5，侧杆转轴4固定连接在导轨301上，侧杆5与侧杆转轴4可转动连接，侧杆5的一端与偏心轮连杆311的一端连接，侧杆5的另一端位于本体1的外侧。

通过设置侧杆转轴4和侧杆5，可以实现机器人姿态调整，即从摔倒状态调整为站立状态。如图4至图6所示，机器人姿态调整的过程是：在弹力加载阶段的同时，电机305通过齿轮组306带动偏心轮310转动，偏心轮310带动偏心轮连杆311向上移动，偏心轮连杆311对侧杆5的一端施加动力，侧杆5绕侧杆转轴4转动，从而使位于本体1外侧的侧杆5一端的能够向两侧展开。侧杆5支撑地面，从而使机器人站立起来，最终保持跳跃足2位于下方的状态。

进一步，为确保无论以何种姿势摔倒，机器人都能够实现站立，所述的侧杆转轴4为两根，每根侧杆转轴4上分别连接一根侧杆5，且两根侧杆转轴4位于导轨301的前侧和后侧，两根侧杆5位于本体1的前侧和后侧；所述的本体1的前侧和后侧均为平面，本体1的左侧、右侧和顶面均为弧面。在机器人跳跃后，如果本体的左侧、右侧和顶面先着地，那么因为机器人的本体的左侧、右侧和顶面均为弧面，所以最终着地的会是机器人的本体的前侧和后侧。利用位于本体1前侧的侧杆5，或者利用位于本体1后侧的侧杆5，均可以实现站立。这样就确保了无论机器人以何种姿势摔倒，它都能够实现站立。

进一步，所述的可实现跳跃动作的机器人，还包括动力源和两个电动螺旋浆6，该两个电动螺旋浆6横向固定连接在底座302的下方，动力源固定连接在本体1内部，且动力源通过导线分别与两个电动螺旋浆6连接。通过启动动力源，可以让电动螺旋浆6工作。设置动力源和两个电动螺旋浆6，是为了改变机器人的跳跃方向。当机器人平躺在地面时，两个电动螺旋浆6能够分别产生推力。当一个电动螺旋浆转动而另一个电动螺旋浆不动时，机器人将向一个方向转动，从而实现机器人方向的改变。当机器人方向改变后，利用侧杆转轴4和侧杆5，可以实现机器人站立，最后完成跳跃动作。此外，当两个电动螺旋浆6同时转动时，还能够使机器人向前运动。

Claims

1.一种可实现跳跃动作的机器人，其特征在于：该机器人包括本体（1）和两个跳跃足（2），每个跳跃足（2）的顶部设有一根连杆（201），跳跃足（2）位于本体（1）的下方，且跳跃足（2）和本体（1）之间通过弹跳装置（3）连接；

所述的弹跳装置（3）包括导轨（301）、底座（302）、左斜杆（303）、右斜杆（304）、电机（305）、齿轮组（306）、滑轮（307）、缆绳（308）、弹力触发保持器（309）、偏心轮（310）、偏心轮连杆（311）和扭簧；其中，

所述的底座（302）和导轨（301）上设有同轴线的通孔，且底座（302）的顶面设有凹口，导轨（301）固定连接在本体（1）的内部，导轨（301）位于底座（302）的上方，跳跃足（2）位于底座（302）的下方；跳跃足（2）的连杆（201）的下部穿过底座（302）的通孔，并且与底座（302）固定连接，连杆（201）的上部穿过导轨（301）的通孔；

所述的电机（305）、齿轮组（306）和弹力触发保持器（309）固定连接在导轨（301）上；电机（305）通过转轴与齿轮组（306）连接，齿轮组（306）通过转轴分别与滑轮（307）和偏心轮（310）连接，滑轮（307）和底座（302）之间通过缆绳（308）连接，偏心轮（310）与偏心轮连杆（311）的一端连接，弹力触发保持器（309）位于导轨（301）的下方，且弹力触发保持器（309）的球形销与底座（302）的凹口相对应；

所述的左斜杆（303）的上端和右斜杆（304）的上端均与导轨（301）可滑动连接，左斜杆（303）的下端和右斜杆（304）的下端均与底座（302）可转动连接；扭簧分别位于左斜杆（303）的两端和右斜杆（304）的两端。

2. 按照权利要求1所述的可实现跳跃动作的机器人，其特征在于：还包括侧杆转轴（4）和侧杆（5），侧杆转轴（4）固定连接在导轨（301）上，侧杆（5）与侧杆转轴（4）可转动连接，侧杆（5）的一端与偏心轮连杆（311）的一端连接，侧杆（5）的另一端位于本体（1）的外侧。

3. 按照权利要求2所述的可实现跳跃动作的机器人，其特征在于：所述的侧杆转轴（4）为两根，每根侧杆转轴（4）上分别连接一根侧杆（5），且两根侧杆转轴（4）位于导轨（301）的前侧和后侧，两根侧杆（5）位于本体（1）的前侧和后侧；所述的本体（1）的前侧和后侧均为平面，本体（1）的左侧、右侧和顶面均为弧面。

4. 按照权利要求1、2或3所述的可实现跳跃动作的机器人，其特征在于：还包括动力源和两个电动螺旋浆（6），该两个电动螺旋浆（6）横向固定连接在底座（302）的下方，动力源固定连接在本体（1）内部，且动力源通过导线分别与两个电动螺旋浆（6）连接。