一种微电机驱动四杆直线仿生跳跃机构.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CN106184445A(43)申请公布日2016.12.07(21)申请号201610589833.5(22)申请日2016.07.25(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人葛文杰莫小娟王少聪赵东来(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人陈星(51)Int.Cl.B62D57/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种微电机驱动四杆直线仿生跳跃机构(57)摘要本发明公开了一种微电机驱动四杆直线仿生跳跃机构，通过模仿蝗虫后腿起跳过程中的膝关节转角变化规律，以及胫节末端的轨迹，实现起跳阶段的受力状态与蝗虫相似。通过微电机和减速箱驱动齿轮运动，并带动直线四杆直线运动，在不完全齿轮与低速齿轮啮合传动时，腿节连杆与胫节连杆之间夹角逐渐减小，拉伸弹簧长度不断增长，弹簧势能不断增加；当不完全齿轮的无齿部分与低速端传动时，拉伸弹簧受到的约束突然解除，在弹簧力作用下，跳跃机构蹬地完成跳跃过程，弹性势能转换为重力势能，实现仿生跳跃。利用不完全齿轮与减速齿轮传动，同时实现连杆机构的传动和能量锁定、释放；跳跃机构简单，安装便捷，对电机要求低，能量效率高。CN106184445ACN106184445A权利要求书1/1页1.一种微电机驱动四杆直线仿生跳跃机构，包括齿轮传动机构、连杆机构、第一机架、第二机架，其特征在于:齿轮传动机构位于第一机架与第二机架之间，连杆机构对称安装在第一机架与第二机架两侧；所述齿轮传动机构包括电机支架、电机、小齿轮、大齿轮、第一转轴、不完全齿轮、第三转轴、第二低速齿轮、第一低速齿轮、第二转轴、高速齿轮，电机和减速箱安装在电机支架内,电机支架通过销轴固定在第一机架与第二机架之间，小齿轮与电机输出轴固连，第一转轴位于电机支架一侧,大齿轮与高速齿轮分别固定在第一转轴上，且与第一转轴过盈配合；第三转轴位于第一转轴一侧，第一低速齿轮与不完全齿轮分别固定在第三转轴上，且与第三转轴过盈配合；第二转轴位于第三转轴的下方，第二低速齿轮固定在第二转轴上，且与第二转轴过盈配合；第一转轴、第二转轴、第三转轴分别通过轴承安装在第一机架与第二机架上，其中,第一转轴、第三转轴与电机输出轴位于同一平面平行安装,第三转轴与第二转轴位于同一垂直面安装；小齿轮与大齿轮啮合传动，高速齿轮与第一低速齿轮啮合传动，不完全齿轮与第二低速齿轮啮合传动，实现齿轮传动机构的动力传动；所述连杆机构为两个结构相同的部件，由第一关节铰链、腿节连杆、第一铰链、第二铰链、胫节连杆、第三铰链、第四铰链、辅助连杆、拉伸弹簧、第二关节铰链、前腿杆、销钉、第一传动轴、第二传动轴、第三传动轴组成；前腿杆固定在第一机架与第二机架两侧面的前部，第三传动轴通过轴承安装在第一机架与第二机架之间，第二铰链、第三铰链分别固定在胫节连杆的上端部，且与胫节连杆过盈配合，腿节连杆一端与第三传动轴通过第一关节铰链连接，另一端与第一铰链连接，第一铰链与第二铰链连接，辅助连杆一端与第二转轴通过第二关节铰链连接，另一端与第四铰链连接，第四铰链与第三铰链通过第二传动轴连接；所述拉伸弹簧为两根，两根拉伸弹簧分别位于第一机架与第二机架的外侧面，拉伸弹簧一端固连在第二转轴上，另一端固连在销钉上，销钉端部设有圆形凸台，两根拉伸弹簧对称安装并施加预拉力。2.根据权利要求1所述的微电机驱动四杆直线仿生跳跃机构，其特征在于:小齿轮与大齿轮啮合传动，传动比为2.8:1。3.根据权利要求1所述的微电机驱动四杆直线仿生跳跃机构，其特征在于:高速齿轮与第一低速齿轮啮合传动，传动比为2.8:1。4.根据权利要求1所述的微电机驱动四杆直线仿生跳跃机构，其特征在于:不完全齿轮与第二低速齿轮啮合传动，传动比为3:1。5.根据权利要求1所述的微电机驱动四杆直线仿生跳跃机构，其特征在于:大齿轮与高速齿轮为同轴固定的齿轮组合；第一低速齿轮与不完全齿轮为同轴固定的齿轮组合。2CN106184445A说明书1/4页一种微电机驱动四杆直线仿生跳跃机构技术领域[0001]本发明涉及仿生机器人领域，具体地说，涉及一种用于环境监控和探测的微电机驱动四杆直线仿生跳跃机构。背景技术[0002]随着机器人应用领域的不断拓宽，对适用于各种非结构环境的机器人的需求越来越多，目前移动机器人主要运动方式有轮式、履带式和仿生多足式，这类机器人均有各自适应的环境，但是对于翻越过一些相对机器人尺寸较大的障碍物，传统移动方式束手无策，自然界的各种跳跃动物如青蛙、袋鼠和蝗虫给予提供了很好的思路。针对各种复杂的环境，微型机器人更加方便操作，并且有利于采用群体协作的方式获取更多的环境信息。目前跳跃机器人主要分为连续式和间歇式两种，连