可行走的仿蝗虫弹跳机器人.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108820065A(43)申请公布日2018.11.16(21)申请号201810595071.9(22)申请日2018.06.11(71)申请人武汉科技大学地址430081湖北省武汉市青山区和平大道947号(72)发明人王欣邹光明周世凡王炯张晓寒王浩(74)专利代理机构武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)42222代理人张火春(51)Int.Cl.B62D57/032(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图7页(54)发明名称可行走的仿蝗虫弹跳机器人(57)摘要本发明公开了一种可行走的仿蝗虫弹跳机器人，包括机架、四条腿组成的行走装置和通过齿轮连杆组成的四边形弹跳装置：四条行走腿都可以绕机架左右侧面分别转动，前后腿由连杆相连接实现异步运动，拨片与前腿固接在一起，其表面有两个凸起，驱动主轴上安装有相位上相差90度的两个异型凸轮，且前后腿之间安装有拉力弹簧，行走后腿上下肢之间用球销副相连；弹跳腿则是以五杆菱形机构为基础的储能装置；在机体内设置有控制电路、电源、传动结构和丝杠螺母结构。本发明只用两个原动件实现整个弹跳和行走的协调运动，符合蝗虫的运动特点，且整个结构简单，自由度低，控制简便。CN108820065ACN108820065A权利要求书1/2页1.一种可行走的仿蝗虫弹跳机器人，其特征在于：包括机架和安装在机架上的行走装置、后腿弯曲机构和弹跳装置，所述行走装置包括一对通过转动副设于机架前部两侧的前腿、一对通过转动副设于机架后部两侧的后腿以及驱动前腿和后腿行走的行走驱动装置，机架相同侧的前腿转动副上下位置与后腿转动副上下位置分别通过拉力弹簧和拉力杆交叉铰接相连，所述后腿由后上肢和后下肢通过球销副相连组成，该球销副使得后下肢只能相对于后上肢向前弯曲，后上肢底部设有向前延伸的弯曲支架，弯曲支架前端与后下肢之间通过第一支撑弹簧铰接相连，通过第一支撑弹簧使得后上肢和后下肢保持平直状态，所述机架上每一侧均设有沿机架前后方向的导轨滑块结构，所述导轨滑块结构的滑块通过弯曲连杆与相应侧的后下肢下部铰接相连；所述后腿弯曲机构为线性运动驱动装置，用于在弹跳装置弹跳时，推动滑块向前运动，使得后腿弯曲，为弹跳提供空间；所述弹跳装置包括弹跳驱动装置和弹跳机构，所述弹跳机构包括脚掌、弹跳主杆、弹跳次杆和一对相互啮合传动且安装在机架上的蓄能齿轮，每个蓄能齿轮上均设有与之固定相连的蓄能杆，两个蓄能杆末端之间通过蓄能弹簧相连，位于上部的蓄能杆末端与弹跳主杆顶部铰接相连，弹跳主杆底部与脚掌中部铰接相连，弹跳次杆两端分别与弹跳主杆中部和位于下部的蓄能杆末端铰接相连，弹跳主杆中部与脚掌后部还通过第二支撑弹簧相连，第二支撑弹簧使得弹跳主杆和脚掌之间形成稳定的支撑；所述弹跳驱动装置通过驱动其中一个蓄能齿轮转动，使得两个蓄能杆能相互向外转动分开拉长蓄能弹簧蓄能，弹跳驱动装置对蓄能齿轮失去动力时，蓄能弹簧就释放能量通过弹跳主杆和弹跳次杆完成弹跳。2.如权利要求1所述的仿蝗虫弹跳机器人，其特征在于：所述弹跳机构有两个，分设于机架后部两侧，两个弹跳机构的相对应蓄能齿轮之间通过轴杆固定相连。3.如权利要求2所述的仿蝗虫弹跳机器人，其特征在于：所述弹跳驱动装置包括大齿轮、缺齿齿轮、小齿轮和弹跳电机，所述大齿轮通过齿轮轴安装在机架上，缺齿齿轮通过棘轮机构与大齿轮相连，所述小齿轮安装在弹跳电机的输出轴上，小齿轮通过变速齿轮组与大齿轮动力传动相连，所述缺齿齿轮有部分齿缺失，缺齿齿轮与弹跳机构的一个蓄能齿轮啮合相连，其安装位置满足，当缺齿齿轮带动蓄能齿轮转动，使得蓄能弹簧达到最大蓄能长度时，缺齿齿轮与蓄能齿轮之间啮合到缺齿处，即蓄能齿轮失去动力被释放。4.如权利要求3所述的仿蝗虫弹跳机器人，其特征在于：所述变速齿轮组为相连的大变速齿轮和小变速齿轮，大变速齿轮与小齿轮啮合传动，小变速齿轮与大齿轮啮合传动。5.如权利要求4所述的仿蝗虫弹跳机器人，其特征在于：所述后腿弯曲机构包括推杆和丝杆螺母机构，所述丝杆螺母机构横向安装在机架底部，丝杆螺母机构的螺母通过摆杆与推杆中部铰接相连，推杆两端安装在设于机架两侧前后方向的导向槽内，推杆上还设有能与机架上相应导轨滑块结构的滑块相接触的顶杆，丝杆与大变速齿轮通过齿轮啮合传动，丝杆螺母机通过摆杆和推杆带动滑块在导轨上向前运动。6.如权利要求1至5任意一项所述的仿蝗虫弹跳机器人，其特征在于：所述行走驱动装置包括驱动主轴、一对拨片和行走电机，所述一对拨片相对的设于机架内侧，并通过主传动轴与相应侧前腿相对固定相连，主传动轴与机架可转动相连形成转动副，所述驱动主轴前后方向的设于两个拨片之间，并通过轴承安装在机架上，驱动主轴前后两端分别设有一个异型凸轮，所述异型凸轮上具有两个对