基于脫扣儲(chǔ)釋能機(jī)理的跳躍機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于脫扣儲(chǔ)釋能機(jī)理的跳躍機(jī)器人，包括水平的支撐板，支撐板中心處設(shè)有彈跳腿，彈跳腿蹬腳上方與彈簧導(dǎo)柱及脫扣桿連接，彈簧導(dǎo)柱外套設(shè)動(dòng)力彈簧，動(dòng)力彈簧下端壓住蹬腳，上端抵住支撐板，脫扣桿上端設(shè)有脫扣觸頭，彈簧導(dǎo)柱上端設(shè)有平鉤；支撐板上方設(shè)有立板，立板分別與凸輪，L形連桿，翹桿，脫扣件鉸接；蹬腳上端與二連桿鉸接，二連桿的上端與平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)的端部通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)與水平的齒條固接，齒條與齒輪嚙合形成齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；二連桿上端還與豎直的頂桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，頂桿與支撐板連接，頂桿上端與連桿鉸接，連桿與死點(diǎn)推桿鉸接，死點(diǎn)推桿空套于豎直的死點(diǎn)推桿導(dǎo)套中。
【專利說明】基于脫扣儲(chǔ)釋能機(jī)理的跳躍機(jī)器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種跳躍機(jī)器人，具體來說，是一種基于脫扣儲(chǔ)釋能機(jī)理的跳躍機(jī)器人，屬于跳躍機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代機(jī)器人應(yīng)用范圍的日益廣泛和機(jī)器人工作環(huán)境的日趨惡劣。諸如考古探測、星際探索、軍事偵察以及反恐活動(dòng)等任務(wù)，對機(jī)器人的性能也提出了更高的要求，其本身應(yīng)具有較強(qiáng)的地形適應(yīng)能力及自主運(yùn)動(dòng)能力。相對于采用爬行或履帶運(yùn)動(dòng)方式的移動(dòng)機(jī)器人，跳躍機(jī)器人可以輕而易舉地躍過比自身尺寸大幾倍的障礙物或溝渠，具有運(yùn)動(dòng)靈活性高、活動(dòng)范圍廣、躲避風(fēng)險(xiǎn)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，因此更適合在復(fù)雜和不可預(yù)測的環(huán)境下工作。在跳躍機(jī)器人的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程當(dāng)中，彈跳機(jī)構(gòu)是整個(gè)機(jī)器人模型當(dāng)中最重要也是最關(guān)鍵的機(jī)構(gòu)，它關(guān)系到機(jī)器人彈跳性能的優(yōu)劣，進(jìn)而決定了整個(gè)機(jī)器人性能的優(yōu)劣。在現(xiàn)有跳躍機(jī)器人的彈跳機(jī)構(gòu)當(dāng)中，一般采用的方法是利用氣缸、彈簧、繩索、活塞、液壓缸等裝置進(jìn)而輔之以其他裝置來實(shí)現(xiàn)跳躍機(jī)器人的彈跳動(dòng)作，或者是根據(jù)仿生學(xué)原理，模仿各種動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)機(jī)理進(jìn)而完成跳躍動(dòng)作。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中使用儲(chǔ)能彈簧作為彈跳動(dòng)力的跳躍機(jī)器人，其跳躍動(dòng)力機(jī)構(gòu)的簡圖如圖4所示，該種機(jī)構(gòu)是采用平行四邊形的連桿機(jī)構(gòu)，以及水平設(shè)置的拉簧，拉簧拉伸時(shí)儲(chǔ)能，收縮時(shí)釋能，這種跳躍動(dòng)力機(jī)構(gòu)具有彈簧能量的利用率低，效率不高，彈跳高度受限的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在提供一種操作簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定性和能量利用率高的跳躍機(jī)器人，用以解決以上所述缺陷。
[0005]本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
[0006]一種基于脫扣儲(chǔ)釋能機(jī)理的跳躍機(jī)器人，包括水平的支撐板4，所述支撐板4下方固定3-4個(gè)支撐腿，支撐板4中心處設(shè)有彈跳腿，所述彈跳腿包括蹬腳19，蹬腳19上方與彈簧導(dǎo)柱及脫扣桿18連接，彈簧導(dǎo)柱外套設(shè)動(dòng)力彈簧21，動(dòng)力彈簧下端壓住蹬腳19，上端抵住支撐板4，所述脫扣桿18上端設(shè)有脫扣觸頭39，所述彈簧導(dǎo)柱上端設(shè)有平鉤36 ;所述支撐板4上固定設(shè)有立板1，所述立板1分別與凸輪31，L形連桿30，翹桿34，和脫扣件3鉸接；當(dāng)?shù)谝煌獠縿?dòng)力帶動(dòng)凸輪31順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓下翹桿34 —端，翹桿34繞固定支架旋轉(zhuǎn)，另一端抬起，使平鉤36上抬，平鉤36連同彈簧導(dǎo)柱帶動(dòng)彈跳腿上抬，彈簧被壓縮從而進(jìn)行儲(chǔ)能，直至脫扣觸頭39鎖定到脫扣件3上，動(dòng)力彈簧21完成能量的儲(chǔ)存；彈跳機(jī)器人的儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)用于完成能量的儲(chǔ)存和釋放，該發(fā)明中的脫扣儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)為壓簧式脫扣儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)，以螺栓連接的形式固定到支撐板4上，保證其與整個(gè)機(jī)身的穩(wěn)定性；在機(jī)構(gòu)的脫扣部分，以重力平衡及有效脫扣復(fù)位為依據(jù)，在脫扣、復(fù)位的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了反面連桿、彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)，保證機(jī)構(gòu)在觸發(fā)脫扣、復(fù)位動(dòng)作時(shí)更加地靈活準(zhǔn)確；該脫扣儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)主要包括鎖存和脫扣兩個(gè)狀態(tài)，鎖存狀態(tài)標(biāo)志著能量儲(chǔ)存過程的完成；脫扣狀態(tài)下脫扣儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)主要完成能量的釋放?，F(xiàn)結(jié)合說明書附圖對立板1上的脫扣儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)作詳細(xì)的說明:
[0007]動(dòng)力凸輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1(a)所示，當(dāng)主動(dòng)凸輪剛接觸到加載桿BC時(shí),撥動(dòng)加載桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，加載桿的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)加載觸頭拉動(dòng)彈簧導(dǎo)柱CH豎直向上運(yùn)動(dòng)，彈簧導(dǎo)柱上的儲(chǔ)能壓簧隨之被壓縮儲(chǔ)能；當(dāng)彈簧導(dǎo)柱繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)到一定位置時(shí)，如圖1(b)所示，彈簧導(dǎo)柱CH上的脫扣觸頭被鎖定在擺動(dòng)桿FG上，彈簧導(dǎo)柱運(yùn)動(dòng)停止，壓簧儲(chǔ)能結(jié)束，此為鎖存狀態(tài)；當(dāng)如圖1(c)所示，壓簧儲(chǔ)能結(jié)束后，凸輪脫離加載桿；當(dāng)動(dòng)力凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖
1(d)所示，凸輪接觸到脫扣桿DE并撥動(dòng)其逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而通過連桿EF的作用使得擺動(dòng)桿FG向右擺動(dòng)，脫扣觸頭脫離，機(jī)構(gòu)進(jìn)行能量的釋放，與其相連的蹬腳在彈簧勢能的作用下迅速向下運(yùn)動(dòng)觸地，從而完成整個(gè)彈跳動(dòng)作；如圖1(e)所示，動(dòng)力凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)脫離脫扣桿DE，擺動(dòng)桿在彈簧力的作用下又恢復(fù)到初始狀態(tài)，如圖1(f)所示。
[0008]所述蹬腳19上端還分別與一對對稱的二連桿41鉸接，所述一對二連桿41的上端分別與平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)44的端部通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，所述平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)44與左側(cè)的水平齒條42固接，齒條42與齒輪43嚙合，構(gòu)成齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；二連桿41上端還與豎直的頂桿46通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，頂桿46與支撐板4固定連接，頂桿46上端與連桿47鉸接，連桿47與死點(diǎn)推桿鉸接，死點(diǎn)推桿48穿插在豎直的死點(diǎn)推桿導(dǎo)套中；第二外部動(dòng)力帶動(dòng)齒輪a43轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪a43的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)齒條a42水平移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)44完成收縮和釋放動(dòng)作，，二連桿41通過頂桿46帶動(dòng)支撐板4上下移動(dòng)，進(jìn)而調(diào)整蹬腳19與地面的距離以及死點(diǎn)推桿48與二連桿41的間距；立板1上還設(shè)有一對腰型孔，L形連桿30端部的第一銷軸插在第一腰型孔內(nèi)，脫扣件3端部的第二銷軸插在第二腰型孔內(nèi)，第一、第二銷軸分別與長桿45通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接；當(dāng)?shù)谝煌獠縿?dòng)力帶動(dòng)凸輪34繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),動(dòng)力凸輪34帶動(dòng)L形連桿30逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，長桿45 —端的第一銷軸在第一腰型孔內(nèi)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)長桿另一端的第二銷軸在第二腰型孔內(nèi)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，脫口觸頭39與脫扣件3脫離，動(dòng)力彈簧21被釋放，所述彈跳動(dòng)力腿機(jī)構(gòu)向上跳起。與此同時(shí)，死點(diǎn)推桿48在自重和慣性力的作用下沖擊二連桿41，二連桿彎曲，死點(diǎn)被破除。
[0009]本技術(shù)方案的特點(diǎn)是:通過一整套傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力彈簧的儲(chǔ)能；蹬腳與地面距離的調(diào)整；動(dòng)力彈簧的釋能；彈跳動(dòng)力腿機(jī)構(gòu)向上跳起時(shí)死點(diǎn)推桿在自身重力和慣性力的作用下?lián)舸蚨B桿的死點(diǎn)處，從而將死點(diǎn)破壞，便于再次儲(chǔ)能和跳躍。二連桿的作用是帶動(dòng)支撐板上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)彈跳腿與地面距離的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，盡量在能量釋放前使蹬腳與地面接觸，提高能量的利用率，增大蹬腳對地面的瞬時(shí)沖擊力，提高彈跳高度。
[0010]進(jìn)一步的，所述死點(diǎn)推桿導(dǎo)套上還設(shè)有齒條b，所述齒條b與齒輪b配合。
[0011]更進(jìn)一步的，左右兩側(cè)的死點(diǎn)推桿導(dǎo)套還通過導(dǎo)套支架相互連接，形成一個(gè)整體。
[0012]進(jìn)一步的，所述支撐腿11分為相互鉸接的上部和下部17，上部和下部17分別與支撐腿彈簧15的兩端連接。
[0013]更進(jìn)一步的，所述支撐腿11的數(shù)量為三個(gè)。
[0014]進(jìn)一步的，所述彈跳腿上還設(shè)有接近傳感器，用于檢測蹬腳19與地面的距離。
[0015]本發(fā)明的有益效果在于:
[0016]1)彈簧能量的利用率高，蹬腳對地面的瞬時(shí)沖擊力大，彈跳高度高。
[0017]2)彈跳動(dòng)力腿機(jī)構(gòu)的能量轉(zhuǎn)化率高。[0018]3)結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性好，控制方便，操作簡單，動(dòng)力機(jī)構(gòu)少。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是脫扣儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)不同工作狀態(tài)下的機(jī)構(gòu)簡圖。
[0020]圖2是本發(fā)明的基于脫扣儲(chǔ)釋能機(jī)理的跳躍機(jī)器人正面示意圖。
[0021]圖3是圖2中A-A向的剖視圖。
[0022]圖4是現(xiàn)有技術(shù)的跳躍機(jī)器人動(dòng)力腿機(jī)構(gòu)的原理簡圖。
[0023]圖5是圖2的放大示意圖。
[0024]圖6是圖3的放大示意圖。
[0025]圖7是本發(fā)明的基于脫扣儲(chǔ)釋能機(jī)理的跳躍機(jī)器人的立體示意圖。
[0026]圖8是本發(fā)明的基于脫扣儲(chǔ)釋能機(jī)理的跳躍機(jī)器人的正面效果簡圖。
[0027]圖9是本發(fā)明的基于脫扣儲(chǔ)釋能機(jī)理的跳躍機(jī)器人的反面效果簡圖。
[0028]圖10是當(dāng)立板為透明材質(zhì)時(shí)，本發(fā)明基于脫扣儲(chǔ)釋能機(jī)理的跳躍機(jī)器人的正面示意圖。
[0029]圖中，1.立板，2.第二銷軸，3.脫扣件，4.支撐板，11.支撐腿，15.支撐腿彈簧，17.支撐腿下部，18.脫扣桿，19.蹬腳，21.動(dòng)力彈簧，30.L形連桿，30a.L形連桿與立板的鉸接處，31.凸輪，31a.凸輪與立板的鉸接處，34.翹桿，34a.翹桿與立板的鉸接處，36.平鉤，39.脫扣觸頭，41.二連桿，42.齒條a，43.齒輪a，44.平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)，45.長桿，46.頂桿，47.連桿，48.死點(diǎn)推桿，49.齒輪b，50復(fù)位彈簧。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0031]本發(fā)明基于脫扣儲(chǔ)釋能機(jī)理的跳躍機(jī)器人主要包括動(dòng)力彈簧21，死點(diǎn)推桿導(dǎo)套，死點(diǎn)推桿48，撐腳彈簧15，蹬腳19，支撐板4，齒輪a，齒條a，齒輪b，齒條b，平行四邊形機(jī)構(gòu)44等。
[0032]參見圖2-9，一種基于脫扣儲(chǔ)釋能機(jī)理的跳躍機(jī)器人，包括水平的支撐板4，所述支撐板4下方固定3-4個(gè)支撐腿，支撐板4中心處設(shè)有彈跳腿，所述彈跳腿包括蹬腳19，蹬腳19上方與彈簧導(dǎo)柱及脫扣桿18連接，彈簧導(dǎo)柱外套設(shè)動(dòng)力彈簧21，動(dòng)力彈簧下端壓住蹬腳19，上端抵住支撐板4，所述脫扣桿18上端設(shè)有脫扣觸頭39，所述彈簧導(dǎo)柱上端設(shè)有平鉤36 ;所述支撐板4上固定設(shè)有立板1，所述立板1分別與凸輪31，L形連桿30，翹桿34，和脫扣件3鉸接；當(dāng)?shù)谝煌獠縿?dòng)力帶動(dòng)凸輪31順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓下翹桿34 —端，翹桿34繞固定支架旋轉(zhuǎn)，另一端抬起，使平鉤36上抬，平鉤36的上抬帶動(dòng)彈簧導(dǎo)柱上移，動(dòng)力彈簧被壓縮，直至脫扣觸頭39鎖定到脫扣件3上，動(dòng)力彈簧21完成能量的儲(chǔ)存；所述蹬腳19上端還分別與一對對稱的二連桿41鉸接，所述一對二連桿41的上端分別與平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)44的端部通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，所述平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)44與左側(cè)的水平齒條42固接，齒條42與齒輪43嚙合，構(gòu)成齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；二連桿41上端還與豎直的頂桿46通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，頂桿46與支撐板4固定連接，頂桿46上端與連桿47鉸接，連桿47與死點(diǎn)推桿鉸接，死桿推桿48穿插在豎直的死點(diǎn)推桿導(dǎo)套中；第二外部動(dòng)力帶動(dòng)齒輪a43轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪a43的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)齒條a42水平移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)44完成收縮和釋放動(dòng)作，二連桿41通過頂桿46帶動(dòng)支撐板4上下移動(dòng)，進(jìn)而調(diào)整蹬腳19與地面的距離以及死點(diǎn)推桿48與二連桿41的間距；立板1上還設(shè)有一對腰型孔，L形連桿30端部的第一銷軸插在第一腰型孔內(nèi)，脫扣件3端部的第二銷軸插在第二腰型孔內(nèi)，第一、第二銷軸分別與長桿45通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接；當(dāng)?shù)谝煌獠縿?dòng)力帶動(dòng)凸輪34繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)力凸輪34帶動(dòng)L形連桿30逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，長桿45 —端的第一銷軸在第一腰型孔內(nèi)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)長桿另一端的第二銷軸在第二腰型孔內(nèi)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，脫扣觸頭39與脫扣件3脫離，動(dòng)力彈簧21被釋放，所述彈跳動(dòng)力腿機(jī)構(gòu)向上跳起。與此同時(shí)，死點(diǎn)推桿48在重力和慣性力的作用下沖擊二連桿41，二連桿彎曲，死點(diǎn)被破除。
[0033]所述死點(diǎn)推桿導(dǎo)套上還設(shè)有齒條b，所述齒條b與齒輪b配合，增強(qiáng)了穩(wěn)定性。
[0034]左右兩側(cè)的死點(diǎn)推桿導(dǎo)套還通過導(dǎo)套支架相互連接，形成一個(gè)整體，進(jìn)一步增強(qiáng)了穩(wěn)定性。
[0035]所述支撐腿11分為相互鉸接的上部和下部17，上部和下部17分別與支撐腿彈簧15的兩端連接，支撐腿的這種設(shè)計(jì)可以在機(jī)器人落地時(shí)起緩沖作用。
[0036]所述支撐腿11的數(shù)量為三個(gè)，根據(jù)三角形原理，三個(gè)支撐腿的穩(wěn)定效果更好。
[0037]所述彈跳腿上還設(shè)有位移傳感器，用于檢測蹬腳19與地面的距離，當(dāng)位移傳感器檢測到蹬腳19與地面的距離為零或接近為零時(shí)，齒輪a43停止轉(zhuǎn)動(dòng)，完成彈跳腿高度的自適應(yīng)調(diào)節(jié)。
[0038]本實(shí)施例的特點(diǎn)是，通過一整套傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力彈簧的儲(chǔ)能；蹬腳與地面距離的調(diào)整；動(dòng)力彈簧的釋能；彈跳動(dòng)力腿機(jī)構(gòu)向上跳起時(shí)死點(diǎn)推桿在自身重力和慣性的作用下?lián)舸蚨B桿的死點(diǎn)處，從而將死點(diǎn)破壞，便于再次儲(chǔ)能和跳躍。二連桿的作用是帶動(dòng)支撐板上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)彈跳腿與地面距離的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，盡量在能量釋放前使蹬腳與地面接觸，提高能量的利用率，增大蹬腳對地面的瞬時(shí)沖擊力，提高彈跳高度。
[0039]為了適應(yīng)不同地面的起伏變化，在死點(diǎn)動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，添加了自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，從而能夠最大限度的發(fā)揮死點(diǎn)動(dòng)力傳遞的作用，提高了機(jī)器人在不同環(huán)境中的適應(yīng)性，使其獲得良好的彈跳性能。
[0040]在機(jī)器人降落觸地時(shí)，支撐腿受到地面的反作用力，使得撐腳彈簧15受力壓縮，此時(shí)撐腳彈簧可起到緩沖減振的作用，保證了機(jī)器人的落地平穩(wěn)性，大大減輕了振動(dòng)與沖擊對機(jī)器人的損害。
[0041]在機(jī)器人的動(dòng)力彈簧21完成儲(chǔ)能動(dòng)作后，進(jìn)行彈跳腿高度的自適應(yīng)調(diào)節(jié)過程，然后執(zhí)行脫扣動(dòng)作，動(dòng)力彈簧21儲(chǔ)能釋放，蹬腳19沖擊地面，由于本彈跳機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是通過添加連桿死點(diǎn)機(jī)構(gòu)及死點(diǎn)加速度破壞機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，蹬腳19在沖擊地面反彈的瞬間將反沖力首先作用到二連桿41的下半部上，作用力又傳遞到二連桿41的上半部上，進(jìn)而由二連桿41的上半部傳遞到支撐板4上，從而產(chǎn)生向上的升力及加速度。實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的跳躍動(dòng)作。由于死點(diǎn)推桿導(dǎo)套和復(fù)位彈簧50的存在，在機(jī)器人向上彈跳的過程中，死點(diǎn)推桿48在重力和向下加速度的作用下下移，破壞二連桿41的死點(diǎn)位置，為下一次的能量加載做準(zhǔn)備。從而完成一次能量的釋放，即跳躍過程。二連桿41的添加，使得能量的傳遞效率大大提升，同時(shí)配置了相應(yīng)的用于死點(diǎn)破壞的死點(diǎn)推桿48，用于完成對死點(diǎn)的破壞，以便為下一次的儲(chǔ)能做好準(zhǔn)備。
[0042]為了適應(yīng)不同地面的起伏變化，本實(shí)施例在死點(diǎn)動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上添加了自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。如圖6，自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主要添加了齒輪a43，齒條a42，滑塊，齒條導(dǎo)套，用于連接兩個(gè)死點(diǎn)推桿導(dǎo)套的連接件等主要結(jié)構(gòu)，在機(jī)器人的跳躍過程中，本優(yōu)化設(shè)計(jì)是通過齒條a42的左右移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)死點(diǎn)狀態(tài)位置的變化以及相應(yīng)的死點(diǎn)破壞機(jī)構(gòu)上下位置的變動(dòng)。參見圖5-6，機(jī)構(gòu)正好處于蹬腳19沖擊地面瞬時(shí)達(dá)到死點(diǎn)位置的初始狀態(tài)，而此時(shí)死點(diǎn)推桿48處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)機(jī)器人向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，死點(diǎn)推桿48獲得相對機(jī)器人的支撐板4向下的加速度，從而使其克服彈簧彈力推動(dòng)二連桿41的上半部，破壞機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)狀態(tài)，為下一次的加載儲(chǔ)能做好準(zhǔn)備。
[0043]本發(fā)明能夠最大限度的發(fā)揮死點(diǎn)動(dòng)力傳遞的作用，提高了機(jī)器人在不同環(huán)境中的適應(yīng)性，使其獲得良好的彈跳性能。
[0044]本發(fā)明基于脫扣儲(chǔ)釋能機(jī)理的跳躍機(jī)器人模型不僅結(jié)構(gòu)緊湊，而且提高了機(jī)器人的穩(wěn)定性及可靠性；二連桿的添加，大大提升了能量的傳遞效率，死點(diǎn)推桿的配置能夠完成對死點(diǎn)位置的破壞，防止死點(diǎn)狀態(tài)下不能進(jìn)行能量加載情況的產(chǎn)生，該機(jī)器人的發(fā)明相比于現(xiàn)存的機(jī)構(gòu)具有自身的優(yōu)勢。
【權(quán)利要求】
1.一種基于脫扣儲(chǔ)釋能機(jī)理的跳躍機(jī)器人，其特征在于:包括水平的支撐板(4)，所述支撐板(4)下方固定3-4個(gè)支撐腿，支撐板(4)中心處設(shè)有彈跳腿，所述彈跳腿包括蹬腳(19)，蹬腳(19)上方與彈簧導(dǎo)柱及脫扣桿(18)連接，彈簧導(dǎo)柱外套設(shè)動(dòng)力彈簧(21)，動(dòng)力彈簧下端壓住蹬腳(19)，上端抵住支撐板(4)，所述脫扣桿(18)上端設(shè)有脫扣觸頭(39)，所述彈簧導(dǎo)柱上端設(shè)有平鉤(36)；支撐板(4)上設(shè)有固定立板(1)，所述立板(1)分別與凸輪(31)，L形連桿(30)，翹桿(34)，脫扣件(3)鉸接；當(dāng)?shù)谝煌獠縿?dòng)力帶動(dòng)凸輪(31)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓下翹桿(34)—端，翹桿(34)繞固定支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，另一端抬起，使平鉤(36)上抬，平鉤(36)的上抬帶動(dòng)彈簧導(dǎo)柱上移，動(dòng)力彈簧被壓縮，直至脫扣觸頭(39)鎖定到脫扣件(3)上，動(dòng)力彈簧(21)完成能量的儲(chǔ)存；所述蹬腳(19)上端還分別與一對對稱的二連桿(41)鉸接，所述一對二連桿(41)的上端分別與平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)(44)的端部通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，所述平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)(44)與左側(cè)的水平齒條(42)固接，齒條(42)與齒輪(43)嚙合，構(gòu)成齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；二連桿(41)上端還與豎直的頂桿(46)通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，頂桿(46)與支撐板(4)固定連接，頂桿(46)上端與連桿(47)鉸接，連桿(47)與死點(diǎn)推桿鉸接，死點(diǎn)推桿(48)空套于豎直的死點(diǎn)推桿導(dǎo)套中；當(dāng)?shù)诙獠縿?dòng)力帶動(dòng)齒輪a (43)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，齒輪a (43)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)齒條a (42)水平移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)(44 )完成收縮或釋放動(dòng)作，二連桿(41)通過頂桿(46 )帶動(dòng)支撐板(4)上下移動(dòng)，進(jìn)而調(diào)整蹬腳(19)與地面的距離以及死點(diǎn)推桿(48)與二連桿(41)的間距；立板(1)上還設(shè)有一對腰型孔，L形連桿(30 )端部的第一銷軸插在第一腰型孔內(nèi)，脫扣件(3)端部的第二銷軸插在第二腰型孔內(nèi)，第一、第二銷軸分別與長桿(45)通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接；當(dāng)?shù)谝煌獠縿?dòng)力帶動(dòng)凸輪(34)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)力凸輪(34)帶動(dòng)L形連桿(30)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，長桿(45)—端的第一銷軸在第一腰型孔內(nèi)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)長桿另一端的第二銷軸在第二腰型孔內(nèi)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，脫扣觸頭(39 )與脫扣件(3 )脫離，動(dòng)力彈簧(21)被釋放，所述彈跳動(dòng)力腿機(jī)構(gòu)向上跳起，與此同時(shí)，死點(diǎn)推桿(48)在自重和慣性力的作用下沖擊二連桿(41)，二連桿彎曲，死點(diǎn)被破除。
2.如權(quán)利要求1所述的基于脫扣儲(chǔ)釋能機(jī)理的跳躍機(jī)器人，其特征在于:所述死點(diǎn)推桿導(dǎo)套上還設(shè)有齒條b，所述齒條b與齒輪b嚙合。
3.如權(quán)利要求2所述的基于脫扣儲(chǔ)釋能機(jī)理的跳躍機(jī)器人，其特征在于:左右兩側(cè)的死點(diǎn)推桿導(dǎo)套還通過導(dǎo)套支架相互連接，形成一個(gè)整體。
4.如權(quán)利要求1所述的基于脫扣儲(chǔ)釋能機(jī)理的跳躍機(jī)器人，其特征在于:所述支撐腿(11)分為相互鉸接的上部和下部(17)，上部和下部(17)分別與支撐腿彈簧(15)的兩端連接。
5.如權(quán)利要求4所述的基于脫扣儲(chǔ)釋能機(jī)理的跳躍機(jī)器人，其特征在于:所述支撐腿(11)的數(shù)量為三個(gè)。
6.如權(quán)利要求1所述的基于脫扣儲(chǔ)釋能機(jī)理的跳躍機(jī)器人，其特征在于:所述彈跳腿上還設(shè)有位移傳感器，用于檢測蹬腳(19 )與地面的距離。
【文檔編號(hào)】B62D57/02GK103661659SQ201310654254
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】杭魯濱, 卞懷強(qiáng), 蔡進(jìn), 李文星, 許海, 付志宇, 李暢, 王玉昭, 陸九如, 丁洪漢, 佳樂 申請人:上海工程技術(shù)大學(xué)