一种单电机驱动可爬行的弹跳机器人.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103010327A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN103010327A(43)申请公布日2013.04.03(21)申请号201210562487.3(22)申请日2012.12.21(71)申请人东南大学地址210096江苏省南京市四牌楼2号(72)发明人张军宋光明李玉亚乔贵方宋爱国(74)专利代理机构南京天翼专利代理有限责任公司32112代理人汤志武(51)Int.Cl.B62D57/02(2006.01)权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书66页页附图附图1212页(54)发明名称一种单电机驱动可爬行的弹跳机器人(57)摘要一种单电机驱动可爬行的弹跳机器人，由机架、电源模块、传感装置、控制装置、驱动机构、弹跳机构和爬行机构组成，机架用于安装其它机构和装置；电源装置为驱动机构和控制装置提供能量；传感装置用于感知机器人的姿态、前方是否有障碍物以及驱动杆转动的角度位置；控制装置完成机器人的控制、数据远程传输、传感器数据采集保存；驱动机构使用一个电机的正反转驱动机器人完成爬行和弹跳运动；弹跳机构设计了一种具有急回特性的圆柱凸轮能够实现弹跳运动能量的慢速储能和快速释放，从而实现弹跳运动；爬行机构设计了一种圆盘凸轮配合十字交叉的两个驱动杆，能够实现一个电机驱动四条腿的摆动而实现爬行运动。CN10327ACN103010327A权利要求书1/2页1.一种单电机驱动可爬行的弹跳机器人，其特征是由机架、电源模块、传感装置、控制装置、驱动机构、弹跳机构和爬行机构组成，机架用于安装固定所述模块、装置和机构，电源模块为传感装置、控制装置和驱动机构供电，传感装置、控制装置、驱动装置依次连接；机架面向机器人前进方向的端面为前端面，相对的另一端为后端面；所述的弹跳机构包括弹跳齿轮、弹跳单向轴承、圆柱凸轮、滚轮、滑块、挡板、滑轮、滑块滑轮连接件、拉绳、并脚、一对扭力弹簧、扭簧轴、一对扭簧轴套、前端面轴承和后端面轴承，前端面轴承安装在机架的前端面上，后端面轴承安装在机架的后端面上，圆柱凸轮通过前端面轴承和后端面轴承与机架连接，圆柱凸轮上设有封闭的具有急回特性往复运动的螺旋线槽，升程的螺旋线螺距随着升程逐渐变小，回程的螺旋线直接穿过升程的螺旋线槽到达初始位置；弹跳单向轴承内圈过盈配合安装在圆柱凸轮靠近机架后端面的一端，弹跳齿轮过盈配合安装在弹跳单向轴承外圈上，弹跳齿轮与驱动机构中的电机齿轮啮合，挡板固定在机架底面上，挡板与机架底面之间形成滑动凹槽，滑块在机架和挡板之间的滑动凹槽中顺着机器人前后两个方向滑动；滚轮为横截面为椭圆形的立体柱子，安装在滑块上，滚轮下表面和滑块贴合，上表面与圆柱凸轮上的螺旋线槽的内表面贴合，其侧面与圆柱凸轮表面螺旋线槽的侧面相切，圆柱凸轮转动带动滚轮顺着螺旋线槽运动，从而带动滑块在滑动凹槽中沿机架的前后两个方向滑动；滑轮通过滑块滑轮连接件与滑块连接，拉绳一端固定在机架的后端面上，绕过滑轮后，另一端固定在并脚上；扭簧轴固定在机架的后端面的外侧，一对扭簧轴套分别固定在扭簧轴的两端，一对扭力弹簧分别套在两个扭簧轴套上，扭力弹簧的一个力臂固定在机架的后端面上，另外一个力臂固定在并脚上；所述爬行机构包括爬行齿轮、爬行单向轴承、传动轴、前驱动杆、后驱动杆、一对圆盘凸轮、一对前腿、一对后腿、支腿连杆、一对扭簧，传动轴安装在机架的前后端面之间并左右居中，爬行单向轴承内圈过盈配合安装在传动轴靠近机架后端面一端，并与后端面内侧贴合，爬行齿轮过盈配合安装在爬行单向轴承外圈上，爬行齿轮与驱动机构中的电机齿轮啮合，驱动机构的直流电机通过电机齿轮和爬行齿轮带动传动轴转动，前驱动杆和后驱动杆套接固定在传动轴上，并随传动轴的转动而转动，前驱动杆和后驱动杆在圆周相位上呈相差90度十字交叉；所述前腿和后腿上各设有一个机架连接轴和一个传动连接轴，前腿和后腿的一端通过机架连接轴成对安装在机架左、右端面上，并可在竖直平面内以机架连接轴为轴心摆动，前腿和后腿的另一端触地，支持机器人站立；所述圆盘凸轮设有一个圆心孔和一个偏心孔，通过所述圆心孔分别套接固定在前腿的机架连接轴上，两个前腿随两个圆盘凸轮的转动而摆动，所述偏心孔套接在前腿的传动连接轴上；两个圆盘凸轮上分别设有一对凸块，所述一对凸块的位置分别对应前驱动杆和后驱动杆，前驱动杆和后驱动杆转动时拨动所述凸块，带动圆盘凸轮转动，且前驱动杆或后驱动杆拨动一个圆盘凸轮转动的同时，拨动另一个圆盘凸轮以相反方向转动；位于机架同一端面的前腿与后腿通过支腿连杆连接，支腿连杆的两端套接在传动连接轴上，构成销轴连接，支腿连杆与前腿的连接点在前腿与机架连接轴的下方，支腿连杆与后腿的连接点在后腿与机架连接轴的上方；所述一对扭簧分别套在一对前腿的连接轴上，扭簧的一个力臂安装在前腿上，另外一个