一種仿生昆蟲(chóng)跳躍機(jī)器人結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種仿生昆蟲(chóng)跳躍機(jī)器人結(jié)構(gòu)，包括機(jī)體、機(jī)體內(nèi)部的動(dòng)力機(jī)構(gòu)、動(dòng)力傳動(dòng)桿、平衡連桿、平衡滑塊、設(shè)置在機(jī)體兩側(cè)的前腿支撐桿A、前腿支撐桿B、前腳掌、前腿連接桿、前后腿連接桿、后腿支撐桿A、后腿支撐桿B、安裝孔、后腳掌、氣缸、氣缸支撐桿、活塞桿和第一～四鉸鏈。本發(fā)明將氣缸固定在后腳掌上，從后腿支撐桿B中間穿過(guò)，與氣缸連接的活塞桿固定在后腿支撐桿A上，與現(xiàn)有技術(shù)相比加大了活塞桿運(yùn)動(dòng)行程，增強(qiáng)了跳躍驅(qū)動(dòng)力，顯著提高了能量利用效率。通過(guò)改變機(jī)體內(nèi)平衡滑塊的位置，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)整個(gè)跳躍機(jī)器人的重心位置，可以避免機(jī)器人在跳躍過(guò)程中出現(xiàn)傾覆。同時(shí)本發(fā)明所述機(jī)器人還具有落地穩(wěn)定性好、整體質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種仿生昆蟲(chóng)跳躍機(jī)器人結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種仿生昆蟲(chóng)跳躍機(jī)器人結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式主要有兩種:一種靠輪子或履帶驅(qū)動(dòng)，這是大多數(shù)移動(dòng)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式，諸如各種遙控機(jī)器人小車(chē)；另一種是仿生的爬行或步行方式，比如機(jī)器貓、機(jī)器狗等。輪子或履帶驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人只能在相對(duì)平坦的地勢(shì)下工作，高低不平的地面對(duì)其運(yùn)動(dòng)的限制很大。爬行或步行機(jī)器人自由度多，控制復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)緩慢，而且遇到障礙物同樣無(wú)能為力。
[0003]隨著機(jī)器人應(yīng)用范圍的日益廣泛，機(jī)器人面臨的環(huán)境也越來(lái)越惡劣，諸如考古探測(cè)、星際探索、軍事偵察以及反恐活動(dòng)等。在面對(duì)惡劣的環(huán)境和復(fù)雜的地形時(shí)，要求機(jī)器人必須具有較強(qiáng)的地形適應(yīng)能力和自主運(yùn)動(dòng)能力。運(yùn)用機(jī)器人彈跳功能來(lái)增強(qiáng)其地形適應(yīng)和自主運(yùn)動(dòng)的能力，是近年來(lái)發(fā)展較快的一種機(jī)器人技術(shù)，即跳躍機(jī)器人技術(shù)。
[0004]專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?00710072236.6、名稱(chēng)為“仿生蝗蟲(chóng)跳躍機(jī)器人”的專(zhuān)利，公開(kāi)了一種仿生蝗蟲(chóng)跳躍機(jī)器人。該機(jī)器人包括機(jī)體、前腿支撐減震機(jī)構(gòu)、后腿起跳機(jī)構(gòu)；前腿支撐減震機(jī)構(gòu)包括鉸接在機(jī)體上的套筒，一端穿在套筒上、另一端與掌片固定的支撐桿，支撐桿上套有彈簧；后腿起跳機(jī)構(gòu)包括機(jī)體支撐桿、過(guò)渡連桿、小腿、大腿、蹬地爪片，機(jī)體支撐桿固定在機(jī)體上、一端與大腿鉸接、另一端與過(guò)渡連桿鉸接，小腿中部與過(guò)渡連桿鉸接、一端與大腿鉸接、末端與蹬地爪片相連，大腿與小腿的鉸接點(diǎn)與機(jī)體支撐桿與過(guò)渡桿的鉸接點(diǎn)之間連接有彈簧；機(jī)體兩側(cè)的小腿，通過(guò)小腿連桿連接在一起；在機(jī)體內(nèi)設(shè)置有能量?jī)?chǔ)存裝置、能量釋放裝置、控制電路和電源。該仿生蝗蟲(chóng)跳躍機(jī)器人通過(guò)電機(jī)拉伸彈簧來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)跳躍，此種方式存在的問(wèn)題是驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)過(guò)重，能量利用率也較低，而且在跳躍過(guò)程中缺乏對(duì)機(jī)器人重心的調(diào)節(jié)，難以保持機(jī)器人在跳躍過(guò)程中的整體平衡性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)能量利用率較低、跳躍過(guò)程平衡性較差的不足，本發(fā)明提供一種能量利用率較高、具備重心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的仿生昆蟲(chóng)跳躍機(jī)器人結(jié)構(gòu)，具有很好的地形適應(yīng)能力。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]仿生昆蟲(chóng)跳躍機(jī)器人，包括機(jī)體、機(jī)體內(nèi)部的動(dòng)力機(jī)構(gòu)、動(dòng)力傳動(dòng)桿、平衡連桿、平衡滑塊、設(shè)置在機(jī)體兩側(cè)的前腿支撐桿A、前腿支撐桿B、前腳掌、前腿連接桿、前后腿連接桿、后腿支撐桿A、后腿支撐桿B、安裝孔、后腳掌、氣缸、活塞桿、氣缸支撐桿和第一?四鉸鏈。
[0008]所述動(dòng)力傳動(dòng)桿與平衡連桿鉸接,動(dòng)力傳動(dòng)桿的另一端與動(dòng)力機(jī)構(gòu)相連，動(dòng)力機(jī)構(gòu)可以使用舵機(jī)但不限于舵機(jī)，平衡連桿的另一端與平衡滑塊鉸接。
[0009]所述前腿支撐桿A、前腿支撐桿B的一端分別通過(guò)第一鉸鏈和第二鉸鏈固定在機(jī)體的一側(cè)，前腿支撐桿A的另一端通過(guò)第三鉸鏈與前腳掌連接，前腿支撐桿B的另一端與前后腿連接桿的一端通過(guò)第四鉸鏈連接，用于連接前腳掌和前腿支撐桿A的第三鉸鏈，以及用于連接前后腿連接桿和前腿支撐桿B的第四鉸鏈的一端均固定在機(jī)體上；所述后腿支撐桿A的一端固定在機(jī)體上，后腿支撐桿A的另一端與后腿支撐桿B的一端連接，后腿支撐桿B的另一端與后腳掌連接；所述前腿連接桿兩端分別與第三鉸鏈和第四鉸鏈連接，通過(guò)前腿連接桿實(shí)現(xiàn)前腿支撐桿A、前腿支撐桿B和前腳掌的聯(lián)動(dòng)。
[0010]所述氣缸底部通過(guò)氣缸支撐桿固定在后腳掌上，與氣缸連接的活塞桿固定在后腿支撐桿A上；所述前后腿連接桿的另一端與后腿支撐桿B活動(dòng)連接，通過(guò)前后腿連接桿實(shí)現(xiàn)前腿支撐桿A、前腿支撐桿B和前腳掌與后腿支撐桿A、后腿支撐桿B和后腳掌的聯(lián)動(dòng)。
[0011]進(jìn)一步，所述后腿支撐桿B中間設(shè)有安裝孔，氣缸底部通過(guò)氣缸支撐桿固在后腳掌上，并從后腿支撐桿B中間的安裝孔穿過(guò)。
[0012]進(jìn)一步，所述前腿支撐桿A、前腿支撐桿B、前腳掌、前腿連接桿、前后腿連接桿、后腿支撐桿A、后腿支撐桿B、安裝孔、后腳掌、氣缸、活塞桿、氣缸支撐桿、第一鉸鏈、第二鉸鏈、第三鉸鏈和第四鉸鏈的數(shù)量均為兩個(gè)，分別對(duì)稱(chēng)設(shè)置在機(jī)體的兩側(cè)。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì):
[0014]1.將氣缸底部通過(guò)氣缸支撐桿固定在后腳掌上，并從后腿支撐桿B中間穿過(guò)，與氣缸連接的活塞桿固定在后腿支撐桿A上，加大了活塞桿運(yùn)動(dòng)的行程，增強(qiáng)了跳躍的驅(qū)動(dòng)力，相比申請(qǐng)?zhí)枮?00710072236.6的仿生蝗蟲(chóng)跳躍機(jī)器人專(zhuān)利，顯著提高了能量利用的效率。
[0015]2.本發(fā)明通過(guò)改變機(jī)體內(nèi)部的平衡滑塊的位置，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)整個(gè)跳躍機(jī)器人的重心位置，可以避免跳躍機(jī)器人在跳躍過(guò)程中出現(xiàn)傾覆，解決了申請(qǐng)?zhí)枮?00710072236.6的仿生蝗蟲(chóng)跳躍機(jī)器人專(zhuān)利存在的無(wú)法調(diào)節(jié)重心位置、空中平衡性較差的問(wèn)題。
[0016]3.前腳掌通過(guò)前腿支撐桿A和前腿支撐桿B與機(jī)體相連，增強(qiáng)了跳躍機(jī)器人落地階段前腳掌與地面接觸時(shí)的緩沖能力，使機(jī)器人落地穩(wěn)定性增強(qiáng)。
[0017]4.后腿支撐桿B通過(guò)前后腿連接桿拉動(dòng)前腿連接桿、前腿支撐桿A、前腿支撐桿B和前腳掌運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)在跳躍過(guò)程中前腿的收腿動(dòng)作，省去了單獨(dú)為前腿而設(shè)立的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，減少了驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的數(shù)量，使得跳躍機(jī)器人整體質(zhì)量較輕，有效減少了跳躍的負(fù)載。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明所涉及機(jī)器人結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明所涉及機(jī)器人結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；
[0020]圖3為本發(fā)明所涉及機(jī)器人結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0021]圖中:1-機(jī)體，2-動(dòng)力機(jī)構(gòu)，3-動(dòng)力傳動(dòng)桿，4-平衡連桿，5-平衡滑塊，6_前腿支撐桿A，7-前腿支撐桿B，8-前腳掌，9-前腿連接桿，10-前后腿連接桿，11-后腿支撐桿A，12-后腿支撐桿B, 13-后腳掌，14-氣缸,15-活塞桿，16-氣缸支撐桿，17-安裝孔,18-第一鉸鏈，19-第二鉸鏈，20-第三鉸鏈，21-第四鉸鏈。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。
[0023]本發(fā)明所涉及的機(jī)器人結(jié)構(gòu)的示意圖如圖1所示，其側(cè)視圖和剖面圖分別如圖2、圖3所示。所述仿生昆蟲(chóng)跳躍機(jī)器人包括機(jī)體1、機(jī)體I內(nèi)部的動(dòng)力機(jī)構(gòu)2、動(dòng)力傳動(dòng)桿3、平衡連桿4、平衡滑塊5、設(shè)置在機(jī)體I兩側(cè)的前腿支撐桿A6、前腿支撐桿B7、前腳掌8、前腿連接桿9、前后腿連接桿10、后腿支撐桿All、后腿支撐桿B12、后腳掌13、氣缸14、活塞桿15、氣缸支撐桿16、安裝孔17、第一鉸鏈18、第二鉸鏈19、第三鉸鏈20和第四鉸鏈21。
[0024]所述動(dòng)力傳動(dòng)桿3與平衡連桿4鉸接,動(dòng)力傳動(dòng)桿3的另一端與動(dòng)力機(jī)構(gòu)2相連，動(dòng)力機(jī)構(gòu)2可以使用舵機(jī)但不限于舵機(jī)，也可以采用有刷直流電機(jī)或無(wú)刷直流電機(jī)，平衡連桿4的另一端與平衡滑塊5鉸接。
[0025]所述前腿支撐桿A6、前腿支撐桿B7的一端分別通過(guò)第一鉸鏈18和第二鉸鏈19固定在機(jī)體I的一側(cè)，前腿支撐桿A6的另一端通過(guò)第三鉸鏈20與前腳掌8連接，前腿支撐桿B7的另一端與前后腿連接桿10的一端通過(guò)第四鉸鏈21連接，用于連接前腳掌8和前腿支撐桿A6的第三鉸鏈20，以及用于連接前后腿連接桿10和前腿支撐桿B7的第四鉸鏈21的一端均固定在機(jī)體I上；所述后腿支撐桿All的一端固定在機(jī)體I上，后腿支撐桿All的另一端與后腿支撐桿B12的一端連接，后腿支撐桿B12的另一端與后腳掌13連接；所述前腿連接桿9兩端分別與第三鉸鏈20和第四鉸鏈21連接，通過(guò)前腿連接桿9實(shí)現(xiàn)前腿支撐桿A6、前腿支撐桿B7和前腳掌8的聯(lián)動(dòng)。
[0026]所述氣缸14底部通過(guò)氣缸支撐桿16固定在后腳掌13上，并從后腿支撐桿B12中間的安裝孔17穿過(guò)，與氣缸14連接的活塞桿15固定在后腿支撐桿All上。
[0027]所述前后腿連接桿10的另一端與后腿支撐桿B12活動(dòng)連接，通過(guò)前后腿連接桿10實(shí)現(xiàn)前腿支撐桿A6、前腿支撐桿B7和前腳掌8與后腿支撐桿All、后腿支撐桿B12和后腳掌13的聯(lián)動(dòng)，跳躍時(shí)，氣缸14 (外部動(dòng)力源為氣缸14提供高壓氣體，)推動(dòng)活塞桿15，活塞桿15推動(dòng)后腿支撐桿All和后腿支撐桿B12快速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)后腿支撐桿B12通過(guò)前后腿連接桿10拉動(dòng)前腿連接桿9、前腿支撐桿A6、前腿支撐桿B7和前腳掌8運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)收起前腿的動(dòng)作，同時(shí)后腳掌急蹬地面，實(shí)現(xiàn)起跳。
[0028]其中，前腿支撐桿A6、前腿支撐桿B7、前腳掌8、前腿連接桿9、前后腿連接桿IO、后腿支撐桿All、后腿支撐桿B12、后腳掌13、氣缸14、活塞桿15、氣缸支撐桿16、安裝孔17、第一鉸鏈18、第二鉸鏈19、第三鉸鏈20和第四鉸鏈21的數(shù)量均為兩個(gè)，分別對(duì)稱(chēng)設(shè)置在機(jī)體I的兩側(cè)。
[0029]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明的要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種仿生昆蟲(chóng)跳躍機(jī)器人結(jié)構(gòu),包括機(jī)體(1)、機(jī)體(1)內(nèi)部的動(dòng)力機(jī)構(gòu)(2)、動(dòng)力傳動(dòng)桿(3)、平衡連桿(4)、平衡滑塊(5)、設(shè)置在機(jī)體(1)兩側(cè)的前腿支撐桿iU6)、前腿支撐桿B(7)、前腳掌(8)、前腿連接桿(9)、前后腿連接桿(10)、后腿支撐桿A(Il)、后腿支撐桿B(12)、后腳掌(13)、氣缸(14)、活塞桿(15)、氣缸支撐桿(16)、安裝孔(17)、第一鉸鏈(18)、第二鉸鏈(19)、第三鉸鏈(20)和第四鉸鏈(21);其特征在于， 所述動(dòng)力傳動(dòng)桿(3)與平衡連桿(4)鉸接，動(dòng)力傳動(dòng)桿(3)的另一端與動(dòng)力機(jī)構(gòu)(2)相連，動(dòng)力機(jī)構(gòu)(2)可以使用舵機(jī)但不限于舵機(jī)，平衡連桿(4)的另一端與平衡滑塊(5)鉸接; 所述前腿支撐桿A (6)、前腿支撐桿B (7)的一端分別通過(guò)第一鉸鏈(18)和第二鉸鏈(19)固定在機(jī)體(1)的一側(cè)，前腿支撐桿A(6)的另一端通過(guò)第三鉸鏈(20)與前腳掌(8)連接，前腿支撐桿B(7)的另一端與前后腿連接桿(10)的一端通過(guò)第四鉸鏈(21)連接，用于連接前腳掌(8)和前腿支撐桿A(6)的第三鉸鏈(20)，以及用于連接前后腿連接桿(10)和前腿支撐桿B(7)的第四鉸鏈(21)的一端均固定在機(jī)體(1)上；所述后腿支撐桿A(Il)的一端固定在機(jī)體(1)上，后腿支撐桿A(Il)的另一端與后腿支撐桿B(12)的一端連接，后腿支撐桿B(12)的另一端與后腳掌(13)連接；所述前腿連接桿(9)兩端分別與第三鉸鏈(20)和第四鉸鏈(21)連接，通過(guò)前腿連接桿(9)實(shí)現(xiàn)前腿支撐桿A(6)、前腿支撐桿B (7)和前腳掌(8)的聯(lián)動(dòng)； 所述氣缸(14)底部通過(guò)氣缸支撐桿(16)固定在后腳掌(13)上，與氣缸(14)連接的活塞桿(15)固定在后腿支撐桿A(Il)上；所述前后腿連接桿(10)的另一端與后腿支撐桿B(12)活動(dòng)連接，通過(guò)前 后腿連接桿(10)實(shí)現(xiàn)前腿支撐桿A(6)、前腿支撐桿B(7)和前腳掌(8)與后腿支撐桿A(Il)、后腿支撐桿B(12)和后腳掌(13)的聯(lián)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿生昆蟲(chóng)跳躍機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述后腿支撐桿B (12)中間設(shè)有安裝孔(17)，氣缸(14)底部通過(guò)氣缸支撐桿(16)固在后腳掌(13)上，并從后腿支撐桿B(12)中間的安裝孔(17)穿過(guò)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿生昆蟲(chóng)跳躍機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述前腿支撐桿A^)、前腿支撐桿B(7)、前腳掌(8)、前腿連接桿(9)、前后腿連接桿(10)、后腿支撐桿A(Il)、后腿支撐桿B(12)、后腳掌(13)、氣缸(14)、活塞桿(15)、氣缸支撐桿(16)、安裝孔(17)、第一鉸鏈(18)、第二鉸鏈(19)、第三鉸鏈(20)和第四鉸鏈(21)的數(shù)量均為兩個(gè)，分別對(duì)稱(chēng)設(shè)置在機(jī)體(1)的兩側(cè)。
【文檔編號(hào)】B62D57/02GK103963864SQ201410172098
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】左國(guó)玉, 屈文天, 崔愛(ài)軍, 龔道雄 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)