一种机器人弹跳装置及其弹跳方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102745274A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102745274A(43)申请公布日2012.10.24(21)申请号201210219117.X(22)申请日2012.06.28(71)申请人东南大学地址210096江苏省南京市四牌楼2号(72)发明人宋光明孙洪涛殷砚君张婧怡徐美娇邵安成张哲(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44页页附图附图99页(54)发明名称一种机器人弹跳装置及其弹跳方法(57)摘要一种机器人弹跳装置及其弹跳方法，包括弹跳驱动机构、弹跳机构和机身，所述的弹跳驱动机构包括微型减速电机、电机架、减速齿轮组及传动轴组、固定架组、小齿轮、传动轴及钢丝绳；所述的弹跳机构包括上对称齿轮及固定件、下对称齿轮及固定件、弹跳上杆、弹跳下杆、拉簧和/或扭簧，以及弹跳底板。本发明采用改进的六杆式机构加装拉簧和扭簧，通过调节拉簧和扭簧的数量可实现多个级别的储能，解决了传统的六杆弹跳结构中六杆弹簧储能机构单纯依靠拉伸弹簧需要较大空间的问题，便于机器人的小型化，在相同的机构纵向运动位移量下其储能更高，并且具有较高的能量利用率。CN102745ACN102745274A权利要求书1/2页1.一种机器人弹跳装置，其特征是包括弹跳驱动机构、弹跳机构，安装在机器人机身上，所述的弹跳驱动机构包括微型减速电机、电机架、减速齿轮组、齿轮传动轴组、固定架组、储力传动齿轮、储力传动轴及钢丝绳，微型减速电机通过电机架固定在机器人的机身上，固定架组固定在机器人机身上，齿轮传动轴组和储力传动轴设置在固定架组上，减速齿轮组的齿轮套接在齿轮传动轴组的传动轴上，储力传动齿轮固定套接在储力传动轴上，减速齿轮组的末端齿轮与储力传动齿轮啮合，储力传动轴上设有绞盘，钢丝绳一端固定在绞盘上；微型减速电机带动减速齿轮组，通过减速齿轮组的末端齿轮带动储力传动齿轮，进而带动储力传动轴转动，储力传动轴转动带动钢丝绳缠绕在绞盘上；其中减速齿轮组的末端齿轮为缺齿齿轮；所述弹跳机构为左右对称结构，包括一对弹跳上杆、一对弹跳下杆、一对上对称齿轮、一对下对称齿轮、至少一个拉簧和/或至少一对扭簧，以及弹跳底板，每个弹跳上杆一端与一个上对称齿轮固定，一端与一个弹跳下杆转动连接，两个上对称齿轮相互啮合，通过上固定件设置在机身上；弹跳下杆为“L”型，一端与弹跳上杆转动连接，一端与下对称齿轮固定连接，两个下对称齿轮相互啮合，通过下固定件设在弹跳底板的中间位置，所述弹跳下杆的“L”型的拐角相靠，“L”型的开口相背，弹跳底板作为弹跳装置的弹跳接触面，钢丝绳的一端固定在下固定件上；所述拉簧两端分别固定在弹跳上杆与弹跳下杆的连接点处，弹跳下杆向左右两侧张开时，拉簧被拉伸；对应扭簧设有扭簧杆及扭簧固定件，扭簧固定件与弹跳底板固定，所述成对的扭簧分别对称位于下对称齿轮的两侧，扭簧的圆柱螺旋套接在扭簧杆上，扭簧杆固定在扭簧固定件上，弹跳下杆的“L”型拐角处设有扭簧通孔，扭簧固定件上设有扭簧安装孔，扭簧的作用力臂分别插入所述扭簧通孔和扭簧安装孔，弹跳下杆向左右两侧张开时，扭簧被压缩。2.根据权利要求1所述的一种机器人弹跳装置，其特征是所述弹跳驱动机构减速齿轮组的末端齿轮为设有两处缺齿的缺齿齿轮，两处缺齿分别位于以齿轮圆周上任一点为起点的1/2圆周位置和1/3圆周位置。3.根据权利要求1或2所述的一种机器人弹跳装置，其特征是弹跳机构设有扭簧时，扭簧固定件与弹跳底板为一体结构。4.根据权利要求1或2所述的一种机器人弹跳装置，其特征是用于翻滚弹跳复合式移动机器人。5.权利要求1-4任一项所述的一种机器人弹跳装置的弹跳方法，其特征是微型减速电机通电工作，通过减速齿轮组及齿轮传动轴组带动储力传动齿轮和储力传动轴转动，钢丝绳一端不断缠绕于储力传动轴的绞盘上，另一端拉动下固定件及弹跳底板上移，上对称齿轮和下对称齿轮转动，弹跳上杆下端和弹跳下杆上端受力向左右两侧张开，同时拉伸拉簧和/或压缩扭簧，实现弹跳前的储能；当储力传动齿轮转动到减速齿轮组末端齿轮的缺齿处，钢丝绳不再受到弹跳驱动机构产生的拉力，拉簧和/或扭簧储存的弹簧势能瞬间释放，拉簧和/或扭簧的回复力带动弹跳装置复位，实现弹跳。6.根据权利要求5所述的一种机器人弹跳装置的弹跳方法，其特征是微型减速电机正转时，当减速齿轮组的末端齿轮转动于1/2圆周缺齿位置，将储存的弹簧势能瞬间释放实现弹跳；如果微型减速电机反转，则末端齿轮转动于1/3圆周缺齿位置，将储存的弹簧势能2CN102745274A权利要求书2/2页瞬间释放实现弹跳。3CN102745274A说明书1/4页一种机器人弹跳装置及其弹