本技術(shù)涉及仿生機(jī)器人，具體涉及一種仿生青蛙。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)前，機(jī)器人的使用范圍越來(lái)越大，隨著其應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，機(jī)器人的使用場(chǎng)所也在不斷豐富，對(duì)其運(yùn)動(dòng)的范圍也有了更高的要求。面對(duì)惡劣的環(huán)境和復(fù)雜的地形，要求機(jī)器人具有很強(qiáng)的自主運(yùn)動(dòng)能力、生存能力及較高的運(yùn)動(dòng)靈活性。輪式或履帶式機(jī)器人和仿生爬行或步行式機(jī)器人是目前自主式移動(dòng)機(jī)器人的研究的主要對(duì)象。然而，輪式或履帶式機(jī)器人只適于工作在相對(duì)平坦的地面上，在凹凸不平的地面上的運(yùn)動(dòng)性能有較大的削弱；另外，步行或爬行機(jī)器人有自由度多，控制復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)緩慢等缺點(diǎn)，同樣無(wú)法滿足越障的需要。在很多機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用中，要求其具備躍過(guò)障礙物或溝渠的能力。然而，多輪驅(qū)動(dòng)以及爬行機(jī)器人無(wú)法滿足這種要求，因此迫切需要研制一個(gè)具有穿越建筑物樓梯，碎石甚至森林和沙漠的彈跳式機(jī)器人，從而大大提高機(jī)器人的活動(dòng)范圍。相對(duì)于其它幾種方式的移動(dòng)機(jī)器人，彈跳式機(jī)器人可以輕而易舉的躍過(guò)數(shù)倍甚至數(shù)十倍于自己的障礙物或溝渠，更適合復(fù)雜和不可預(yù)測(cè)的環(huán)境。另外，彈跳運(yùn)動(dòng)的突然性與爆發(fā)性有利于機(jī)器人躲避危險(xiǎn)。在考古探測(cè)、軍事偵察中也有很好的應(yīng)用前景。

2、青蛙，作為兩棲綱無(wú)尾目蛙科的成員，其廣泛分布于我國(guó)各個(gè)地區(qū)，是人們所熟知的兩棲動(dòng)物。蛙在骨骼等機(jī)械層面有很多我們可以學(xué)習(xí)借鑒的地方，設(shè)計(jì)一種仿生青蛙機(jī)器，可以利用機(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，可以有效克服上述現(xiàn)有機(jī)器人存在的越障的跳躍的問(wèn)題。經(jīng)檢索，關(guān)于仿生青蛙機(jī)器人的專利已有公開，如專利公開號(hào)cn101850794b公開了一種蛙式跳躍機(jī)器人，該方案采用電機(jī)作為動(dòng)力元件，超越離合器與齒形帶等裝置作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，滑塊通過(guò)傳動(dòng)裝置在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下可以在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，機(jī)器人雙腿則在滑塊的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行伸展與收縮從而完成跳躍動(dòng)，但該結(jié)構(gòu)起跳后只用腳步彈性元件和髖關(guān)節(jié)的彈簧來(lái)緩沖，緩沖效果不太好，而且其髖關(guān)節(jié)的彈簧需要拉伸很長(zhǎng)距離才能釋放，影響了起跳效率；

3、針對(duì)以上問(wèn)題，亟需設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的仿生青蛙，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型旨在提供一種仿生青蛙，通過(guò)蛙身、前肢機(jī)構(gòu)、后肢機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和起跳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使得本青蛙在使用時(shí)具有跳起效率高和起跳平穩(wěn)性好，能夠減小跳躍過(guò)程中受到的阻力，同時(shí)采用雙結(jié)構(gòu)緩壓彈簧，能最大程度實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳動(dòng)，減少能量損失；前肢設(shè)計(jì)減震器和滾輪結(jié)構(gòu)，在壓縮蓄力時(shí)減少前肢與地面的摩擦，防止青蛙側(cè)翻和減少能量損失；具有跳起效率高、起跳平穩(wěn)性好、起跳過(guò)程能量損失小的特點(diǎn)。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下：

3、一種仿生青蛙，包括蛙身、前肢機(jī)構(gòu)和后肢機(jī)構(gòu)；所述蛙身用于將前肢機(jī)構(gòu)與后肢機(jī)構(gòu)連接，包括底盤和蛙體，所述蛙體通過(guò)尾部連軸和轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在底盤上，在底盤與蛙體之間形成氣道，所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在底盤的蛙頭端，且在蛙體上設(shè)置有起跳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述前肢機(jī)構(gòu)設(shè)置在底盤的前端下側(cè)，用于起到支撐減震的作用；所述后肢機(jī)構(gòu)設(shè)置在底盤的后端，且與起跳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)配合使用，用于給仿生青蛙提供跳躍能力。

4、優(yōu)選的，所述的底盤的尾端設(shè)置有鉸接座，所述鉸接座與設(shè)置在蛙體尾部下側(cè)的鉸接槽配合使用，在使用時(shí)，將鉸接座卡入鉸接槽內(nèi)，并利用尾部連軸進(jìn)行連接，即實(shí)現(xiàn)了底盤與蛙體的連接，且在底盤與蛙體之間形成空氣道，保證了青蛙在跳躍過(guò)程中保持平穩(wěn)姿態(tài)。

5、優(yōu)選的，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)二和推桿；所述電機(jī)二固定安裝在底盤前端，且在電機(jī)二的驅(qū)動(dòng)端設(shè)置有驅(qū)動(dòng)盤，所述推桿設(shè)置在驅(qū)動(dòng)盤上，且與設(shè)置在蛙體前端的頂桿配合使用，即在電機(jī)二動(dòng)作時(shí)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)盤帶動(dòng)推桿轉(zhuǎn)動(dòng)，利用推桿頂在頂桿的作用調(diào)節(jié)蛙體的傾斜程度。

6、優(yōu)選的，所述的前肢機(jī)構(gòu)對(duì)稱設(shè)置在底盤的前端下側(cè)，包括支撐部件、彈簧一和滾輪；所述支撐部件為固定安裝在底盤下側(cè)的伸縮桿；所述彈簧一通過(guò)硅膠安裝在支撐部件的伸縮節(jié)上，且與支撐部件配合使用，構(gòu)成減震器裝置，在支撐部件伸縮時(shí)起到緩沖作用；所述滾輪安裝在支撐部件的另一端末端，以減少在蓄力過(guò)程和起跳過(guò)程時(shí)因前肢與地面摩擦太大而造成能量損傷和機(jī)構(gòu)磨損。

7、優(yōu)選的，所述的后肢機(jī)構(gòu)包括尾部固定件、直桿和腳板；所述尾部固定件通過(guò)彈簧二活動(dòng)安裝在底盤上，與直桿鉸接連接，且在尾部固定件上設(shè)置有齒條，所述齒條與起跳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)配合使用，在使用時(shí)，通過(guò)起跳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)尾部固定件左右運(yùn)動(dòng)，繼而帶動(dòng)直桿運(yùn)動(dòng)；所述直桿的上端部與固定設(shè)置在底盤上的連接座鉸接連接，對(duì)直桿的上端部進(jìn)行固定；所述腳板通過(guò)扭簧安裝在直桿末端，起到腳支撐的作用，便于利于扭簧能量充分利用到跳躍中，增強(qiáng)跳躍的穩(wěn)定性。

8、優(yōu)選的，所述的尾部固定件為一體成形的“工”字形結(jié)構(gòu)，包括連接塊和連接板；所述連接板設(shè)置在兩個(gè)連接塊之間，用于將兩個(gè)連接塊連接；所述連接塊的一端設(shè)置有鉸接連桿，所述鉸接連桿與直桿鉸接連接，實(shí)現(xiàn)尾部固定件與直桿的連接；所述連接塊的另一端設(shè)置有導(dǎo)向桿，所述彈簧二套設(shè)在導(dǎo)向桿上，且導(dǎo)向桿的前端與設(shè)置在底盤上的導(dǎo)向孔配合使用，用于在使用時(shí)，通過(guò)導(dǎo)向孔對(duì)導(dǎo)向桿的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行導(dǎo)向；所述齒條設(shè)置在任一連接塊上。

9、優(yōu)選的，所述的起跳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)一和齒輪，所述電機(jī)一固定安裝在蛙體上，齒輪設(shè)置在電機(jī)一的驅(qū)動(dòng)端，且與齒條嚙合，在使用時(shí)通過(guò)電機(jī)一工作帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)齒輪與齒條之間的嚙合作用帶動(dòng)青蛙完成蓄能和跳躍過(guò)程；在使用時(shí)，在蓄能過(guò)程中，電機(jī)一轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪帶動(dòng)齒條水平向前運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而起到壓縮彈簧二的作用，實(shí)現(xiàn)起跳前的蓄能；在彈跳階段，當(dāng)壓縮彈簧二到一定程度時(shí)，通過(guò)控制面板控制彈簧二將蛙體及舵機(jī)抬起，解除齒輪與齒條的約束，釋放彈簧二，進(jìn)而推動(dòng)直桿，通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)將力傳遞到地面，實(shí)現(xiàn)青蛙跳躍。

10、本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型公開了一種仿生青蛙，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的改進(jìn)之處在于：

11、本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種仿生青蛙，包括蛙身、前肢機(jī)構(gòu)和后肢機(jī)構(gòu)，蛙身包括底盤和蛙體，轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在底盤的蛙頭端，且在蛙體上設(shè)置有起跳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，后肢機(jī)構(gòu)設(shè)置在底盤后端，且與起跳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)配合使用，在使用時(shí)：

12、1.通過(guò)蛙身的結(jié)構(gòu)設(shè)置，配合轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)蛙體的傾斜程度，以便于模仿青蛙在起跳或者非起跳時(shí)的不同姿態(tài)，同時(shí)在底盤與蛙體之間形成空氣道，保證了青蛙在跳躍過(guò)程中保持平穩(wěn)姿態(tài)，且減小了青蛙在起跳過(guò)程中的風(fēng)阻，減小了青蛙在起跳過(guò)程中的能量損失；

13、2.通過(guò)前肢機(jī)構(gòu)的設(shè)置，可以在青蛙蓄力過(guò)程和起跳過(guò)程時(shí)利用支撐部件與彈簧一構(gòu)成的減震器裝置進(jìn)行緩沖，通過(guò)減震器和滾輪的設(shè)置，能在壓縮蓄力時(shí)減少前肢與地面的摩擦，防止青蛙側(cè)翻和減少能量損失；

14、3.通過(guò)后肢機(jī)構(gòu)的設(shè)置，后肢機(jī)構(gòu)采用雙結(jié)構(gòu)緩壓彈簧二，能夠最大程度的實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳動(dòng)，減少能量損失，保證青蛙的跳起效率和跳起效果，具有跳起效率高、起跳平穩(wěn)性好、起跳過(guò)程能量損失小的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種仿生青蛙，其特征在于：包括

2.如權(quán)利要求1所述的一種仿生青蛙，其特征在于：所述的底盤（11）尾端設(shè)置有鉸接座（111），所述鉸接座（111）與設(shè)置在蛙體（12）尾部下側(cè)的鉸接槽相適配，所述鉸接座（111）和鉸接槽均與尾部連軸相適配。

3.如權(quán)利要求1所述的一種仿生青蛙，其特征在于：所述的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（5）包括

4.如權(quán)利要求1所述的一種仿生青蛙，其特征在于：所述的前肢機(jī)構(gòu)（2）包括

5.如權(quán)利要求1所述的一種仿生青蛙，其特征在于：所述的后肢機(jī)構(gòu)（3）包括

6.如權(quán)利要求5所述的一種仿生青蛙，其特征在于：所述的尾部固定件（31）為一體成形的“工”字形結(jié)構(gòu)，包括

7.如權(quán)利要求5所述的一種仿生青蛙，其特征在于：所述的起跳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（4）包括

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)屬于仿生機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種仿生青蛙，包括蛙身、前肢機(jī)構(gòu)和后肢機(jī)構(gòu)；蛙身包括底盤和蛙體，蛙體通過(guò)尾部連軸和轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在底盤上，且在蛙體上設(shè)置有起跳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；前肢機(jī)構(gòu)對(duì)稱設(shè)置在底盤的前端下側(cè)；后肢機(jī)構(gòu)對(duì)稱設(shè)置在底盤的后端下側(cè)；通過(guò)蛙身、前肢機(jī)構(gòu)、后肢機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和起跳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使得本青蛙在使用時(shí)跳起效率高和起跳平穩(wěn)性好，能夠減小跳躍過(guò)程中受到的阻力；同時(shí)后肢采用雙結(jié)構(gòu)緩壓彈簧，能最大程度實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳動(dòng)，減少能量損失；前肢采用減震器和滾輪，在壓縮蓄力時(shí)減少前肢與地面的摩擦，防止青蛙側(cè)翻和減少能量損失；具有跳起效率高、起跳平穩(wěn)性好、起跳過(guò)程能量損失小的特點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：孟繁錦,王攀榮,張清旸,叢曉鵬,朱柄臣,王慶力
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)人民解放軍空軍工程大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：20240412
技術(shù)公布日：2024/12/30