專利名稱：具備輪動(dòng)功能的彈跳機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種彈跳機(jī)器人，尤其是能實(shí)現(xiàn)輪動(dòng)、跳躍運(yùn)動(dòng)功能且正反面著地后均能繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的一種具備輪動(dòng)功能的彈跳機(jī)器人。
背景技術(shù)：
隨著星際探索活動(dòng)的增加，傳統(tǒng)的機(jī)器人及其運(yùn)動(dòng)形式，已經(jīng)不能適應(yīng)星際探索中日益復(fù)雜的工作環(huán)境。由于星球探索中很多星球具有低重力加速度的特性，采用跳躍運(yùn)動(dòng)形式有利提高越障能力。因此，跳躍機(jī)器人作為非結(jié)構(gòu)環(huán)境下運(yùn)動(dòng)裝置已成為廣泛關(guān)注的研究熱點(diǎn)。此外，跳躍機(jī)器人在環(huán)境監(jiān)測、城市反恐、地震救災(zāi)等方面也有廣泛的實(shí)用意義。國外在跳躍機(jī)器人方面已有一些研究成果。如:由Carnegie-Mellon University的Raibert等人研制的單腿跳躍機(jī)器人，由兩汽缸驅(qū)動(dòng)，通過汽缸控制腿部伸縮實(shí)現(xiàn)三維的跳躍運(yùn)動(dòng)；Fredkin發(fā)明的“Hinge”,由關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng),可進(jìn)行姿態(tài)控制和調(diào)整；美國CarmegieMellon University研制的bow leg hopping robot利用電機(jī)拉動(dòng)繩索驅(qū)動(dòng)弓形彈性腿儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)跳躍；在實(shí)驗(yàn)室中已實(shí)現(xiàn)跳躍功能，但該類設(shè)計(jì)中機(jī)器人存在靜態(tài)不穩(wěn)定、外接大量設(shè)備等問題而難以實(shí)際應(yīng)用；NASA已研制出三代跳躍機(jī)器人，其中第一代能為球形機(jī)器人，能實(shí)現(xiàn)跳躍功能，但其起跳方向調(diào)整系統(tǒng)魯棒性不夠，起跳角不可調(diào)；第二代蛙形跳躍機(jī)人，在跳躍功能的基礎(chǔ)上添加了落地后姿態(tài)調(diào)整功能，但其能量利用率不夠高，且運(yùn)動(dòng)形式單一；第三代輪式跳躍機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)輪動(dòng)和跳躍兩種運(yùn)動(dòng)形式，但是落地后減振和翻轉(zhuǎn)等存在問題。日本針對(duì)MUSES-C計(jì)劃研制的Minerva、意大利研制的Grillo系列機(jī)器人等均存在運(yùn)動(dòng)形式單一、落地翻轉(zhuǎn)后不能繼續(xù)運(yùn)動(dòng)等問題。國內(nèi)有部分院校展開了跳躍機(jī)器人的相關(guān)項(xiàng)目。如:西北工業(yè)大學(xué)葛文杰等對(duì)袋鼠跳躍運(yùn)動(dòng)及其仿生機(jī)器人進(jìn)行了研究、哈爾濱工業(yè)大學(xué)從理論上對(duì)連續(xù)彈跳機(jī)器人進(jìn)行了研究、同時(shí)提出了仿青蛙跳躍機(jī)器人和仿蝗蟲跳躍機(jī)器人、上海交通大學(xué)提出了 一種單腿跳躍機(jī)器人，南京航空航天大學(xué)針對(duì)彈跳式機(jī)器人及其落地沖擊進(jìn)行了研究，浙江大學(xué)研制了仿葉蟬的小型跳躍機(jī)器人。跳躍機(jī)器人的研究已成為解決機(jī)器人在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下運(yùn)動(dòng)的一個(gè)廣泛關(guān)注的研究熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具備輪動(dòng)功能的彈跳機(jī)器人，利用輪動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)輪式運(yùn)動(dòng)；利用跳躍驅(qū)動(dòng)電機(jī)和缺齒齒輪與齒輪嚙合階段儲(chǔ)存彈性能；利用缺齒齒輪與齒輪脫離嚙合時(shí)，釋放儲(chǔ)存的彈性能實(shí)現(xiàn)跳躍運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明在機(jī)體上安裝有輪動(dòng)機(jī)構(gòu)和彈跳機(jī)構(gòu)。其中:
I)所述的機(jī)體:機(jī)體為U形框架結(jié)構(gòu)，兩豎邊上前后兩端分別對(duì)稱開有兩個(gè)圓形通孔，兩豎邊上中間分別對(duì)稱開有兩個(gè)螺紋孔，橫邊內(nèi)沿兩豎邊方向依次有三根橫梁，第一根橫梁上開有與第一根橫梁平行的矩形通孔、遠(yuǎn)離橫邊的一端開有圓形通孔，第二根橫梁上開有弧形通孔，第三根橫梁上開有圓形通孔；
2)所述的輪動(dòng)機(jī)構(gòu):包括第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)、第一齒輪、第二齒輪、第一轉(zhuǎn)軸、第一轉(zhuǎn)軸齒輪、第一滾動(dòng)輪、第二轉(zhuǎn)軸、第二轉(zhuǎn)軸齒輪、第二滾動(dòng)輪、從動(dòng)輪、第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸；在機(jī)體U形框架一豎邊內(nèi)側(cè)中間裝有第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸上依次裝有第一齒輪和第二齒輪，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸支承在第一根橫梁的圓形通孔內(nèi)，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸與機(jī)體橫邊間的一豎邊內(nèi)側(cè)裝有第一轉(zhuǎn)軸，第一轉(zhuǎn)軸的兩端分別支承在機(jī)體一豎邊圓形通孔和第三根橫梁上圓形通孔內(nèi)，伸出機(jī)體一豎邊外的第一轉(zhuǎn)軸上裝有第一滾動(dòng)輪，位于機(jī)體內(nèi)的第一轉(zhuǎn)軸上裝有第一轉(zhuǎn)軸齒輪，第一轉(zhuǎn)軸齒輪和第一齒輪嚙合，第一根橫梁與機(jī)體的另一豎邊內(nèi)側(cè)裝有第二轉(zhuǎn)軸，第二轉(zhuǎn)軸的一端支承在機(jī)體另一豎邊圓形通孔內(nèi)，第二轉(zhuǎn)軸的另一端穿過與第一根橫梁平行的矩形通孔支承在第二根橫梁的弧形通孔內(nèi)，在第二根橫梁和第一根橫梁間的第二轉(zhuǎn)軸上裝有第二轉(zhuǎn)軸齒輪，第二轉(zhuǎn)軸齒輪和第二齒輪嚙合，第一齒輪和第二齒輪大小相同，第一轉(zhuǎn)軸齒輪和第二轉(zhuǎn)軸齒輪大小相同；
3)所述的彈跳機(jī)構(gòu):包括第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸、缺齒齒輪、第三轉(zhuǎn)軸、第三轉(zhuǎn)軸齒輪、第二扭轉(zhuǎn)彈簧、第二撥桿、第二彈跳腿、第二鋼絲繩、滑動(dòng)桿、第一扭轉(zhuǎn)彈簧、第一撥桿、第一彈跳腿、第一鋼絲繩、第二彈跳腿彈簧、第一彈跳腿彈簧；機(jī)體另一豎邊內(nèi)側(cè)中間裝有第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸上裝有缺齒齒輪并支承在第一根橫梁的圓形通孔內(nèi)，在機(jī)體遠(yuǎn)離橫邊的兩豎邊圓形通孔內(nèi)安裝第三轉(zhuǎn)軸，從靠近第二滾動(dòng)輪到靠近第一滾動(dòng)輪的第三轉(zhuǎn)軸上依次安裝有第二扭轉(zhuǎn)彈簧、第二彈跳腿、第二撥桿、第三轉(zhuǎn)軸齒輪、第一撥桿、第一彈跳腿、第一扭轉(zhuǎn)彈簧；第一扭轉(zhuǎn)彈簧一端與第一彈跳腿固連，另一端與機(jī)體上靠近第一滾動(dòng)輪的豎邊固連，第二扭轉(zhuǎn)彈簧一端與第二彈跳腿固連，另一端與機(jī)體上靠近第二滾動(dòng)輪的豎邊固連，缺齒齒輪與第三轉(zhuǎn)軸齒輪嚙合，滑動(dòng)桿的一端穿過第一彈跳腿側(cè)面的矩形槽，該矩形槽內(nèi)靠近機(jī)體的一端和滑動(dòng)桿之間安裝有第一彈跳腿彈簧，滑動(dòng)桿的另一端穿過第二彈跳腿側(cè)面的矩形槽，該矩形槽內(nèi)靠近機(jī)體的一端和滑動(dòng)桿之間安裝有第二彈跳腿彈簧，第一鋼絲繩的兩端分別固定于第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)和滑動(dòng)桿上，第二鋼絲繩的兩端分別固定第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)和滑動(dòng)桿上，從動(dòng)輪安裝于第一鋼絲繩和第二鋼絲繩之間的滑動(dòng)桿上。本發(fā)明具有的有益效果是:
(I)通過機(jī)體上弧形支撐孔結(jié)構(gòu)和輪動(dòng)機(jī)構(gòu)第一轉(zhuǎn)軸與第二轉(zhuǎn)軸的兩段式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了在單個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)下的單側(cè)輪動(dòng)和雙側(cè)同步輪動(dòng)功能，有利于減輕機(jī)體重量、增加運(yùn)動(dòng)靈活性和精確調(diào)整彈跳方向。(2)通過缺齒齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了嚙合角度的精確控制，有利于精確控制彈跳腿轉(zhuǎn)動(dòng)角度；并實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)能構(gòu)件瞬間爆發(fā)性釋放，有利于提高機(jī)構(gòu)的彈跳性能。(3)采用鋼絲繩、撥桿和彈跳腿彈簧的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過滑動(dòng)桿和從動(dòng)輪的滑移，滿足了輪式運(yùn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)輪實(shí)現(xiàn)支撐功能，同時(shí)有利于避免起跳階段從動(dòng)輪與地面的干涉。(4)采用輪動(dòng)與彈跳兩種運(yùn)動(dòng)功能的綜合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了多種運(yùn)動(dòng)形式的復(fù)合，有利于根據(jù)路面情況選擇運(yùn)動(dòng)形式，并有利于提高定位精度和能量利用率。(5)采用正反面對(duì)稱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，當(dāng)正反面著地時(shí)，無需復(fù)位均能再次起跳，避免了過多的冗余復(fù)位機(jī)構(gòu)的添加，同時(shí)有利于節(jié)省復(fù)位調(diào)整時(shí)間，和提高運(yùn)動(dòng)效率。本發(fā)明適用于環(huán)境監(jiān)測、城市反恐、軍事偵察、地震救災(zāi)、科學(xué)探險(xiǎn)等領(lǐng)域。


圖1是本發(fā)明的機(jī)器人總體機(jī)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的機(jī)體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2中A的含圓形支撐孔的橫梁結(jié)構(gòu)放大圖。圖4是圖2中B的含弧形支撐孔的橫梁結(jié)構(gòu)放大圖。圖5是本發(fā)明的彈跳腿機(jī)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明的輪動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖。圖7是本發(fā)明的撥桿機(jī)構(gòu)示意圖。圖8是本發(fā)明的彈跳機(jī)構(gòu)缺齒齒輪與彈跳機(jī)構(gòu)第三轉(zhuǎn)軸齒輪嚙合示意圖。圖中:101、第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)，102、第一齒輪，103、第二齒輪，104,第一轉(zhuǎn)軸，105、第一轉(zhuǎn)軸齒輪，106、第一滾動(dòng)輪，107、第二轉(zhuǎn)軸，108、第二轉(zhuǎn)軸齒輪，109、第二滾動(dòng)輪，110、從動(dòng)輪，111、第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸,201、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)，202、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸，203、缺齒齒輪，204、第三轉(zhuǎn)軸，205、第三轉(zhuǎn)軸齒輪，206、第二扭轉(zhuǎn)彈簧，207、第二撥桿，208、第二彈跳腿，209、第二鋼絲繩，210、滑動(dòng)桿，211、第一扭轉(zhuǎn)彈簧，212、第一撥桿，213、第一彈跳腿，214、第一鋼絲繩，215、第二彈跳腿彈簧，216、第一彈跳腿彈簧，301、機(jī)體。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1所示，本發(fā)明在機(jī)體301上安裝有輪動(dòng)機(jī)構(gòu)和彈跳機(jī)構(gòu)。其中:
I)如圖1、圖2、圖3和圖4所示，機(jī)體301為U形框架結(jié)構(gòu)，兩豎邊上前后兩端分別對(duì)稱開有兩個(gè)圓形通孔，兩豎邊上中間分別對(duì)稱開有兩個(gè)螺紋孔，橫邊內(nèi)沿兩豎邊方向依次有三根橫梁，第一根橫梁上開有與第一根橫梁平行的矩形通孔、遠(yuǎn)離橫邊的一端開有圓形通孔，第二根橫梁上開有弧形通孔，弧形通孔的中心線與第一根橫梁上圓形通孔的中心線重合，弧形孔在機(jī)體豎邊上的投影的一端為半圓，且與機(jī)體前端圓形通孔的弧線重合，第三根橫梁上開有圓形通孔，該圓形通孔在機(jī)體豎邊上的投影，與機(jī)體前端圓形通孔的弧線重
口 ο2)如圖1和圖6所示，輪動(dòng)機(jī)構(gòu):包括第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)101、第一齒輪102、第二齒輪103、第一轉(zhuǎn)軸104、第一轉(zhuǎn)軸齒輪105、第一滾動(dòng)輪106、第二轉(zhuǎn)軸107、第二轉(zhuǎn)軸齒輪108、第二滾動(dòng)輪109、從動(dòng)輪110、第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸111 ;在機(jī)體301U形框架一豎邊內(nèi)側(cè)中間螺紋孔處，通過螺釘固定安裝第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)101，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸111上依次裝有第一齒輪102和第二齒輪103,第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸111支承在第一根橫梁的圓形通孔內(nèi)，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸111與機(jī)體301橫邊間的一豎邊內(nèi)側(cè)裝有第一轉(zhuǎn)軸104，第一轉(zhuǎn)軸104的兩端分別支承在機(jī)體301 —豎邊圓形通孔和第三根橫梁上圓形通孔內(nèi)，伸出機(jī)體301—豎邊外的第一轉(zhuǎn)軸104上裝有第一滾動(dòng)輪106，位于機(jī)體301內(nèi)的第一轉(zhuǎn)軸104上裝有第一轉(zhuǎn)軸齒輪105，第一轉(zhuǎn)軸齒輪105和第一齒輪102嚙合，第一根橫梁與機(jī)體301的另一豎邊內(nèi)側(cè)裝有第二轉(zhuǎn)軸107，第二轉(zhuǎn)軸107的一端支承在機(jī)體301另一豎邊圓形通孔內(nèi)，第二轉(zhuǎn)軸107的另一端穿過與第一根橫梁平行的矩形通孔支承在第二根橫梁的弧形通孔內(nèi)，在第二根橫梁和第一根橫梁間的第二轉(zhuǎn)軸107上裝有第二轉(zhuǎn)軸齒輪108，第二轉(zhuǎn)軸齒輪108和第二齒輪103嚙合，第一齒輪102和第二齒輪103大小相同，第一轉(zhuǎn)軸齒輪105和第二轉(zhuǎn)軸齒輪108大小相同。3)如圖1、圖5、圖7和圖8所示，彈跳機(jī)構(gòu):包括第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)201、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸202、缺齒齒輪203、第三轉(zhuǎn)軸204、第三轉(zhuǎn)軸齒輪205、第二扭轉(zhuǎn)彈簧206、第二撥桿207、第二彈跳腿208、第二鋼絲繩209、滑動(dòng)桿210、第一扭轉(zhuǎn)彈簧211、第一撥桿212、第一彈跳腿213、第一鋼絲繩214、第二彈跳腿彈簧215、第一彈跳腿彈簧216 ;機(jī)體301U形框架另一豎邊內(nèi)側(cè)中間螺紋孔處，通過螺釘固定安裝第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)201，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸202上裝有缺齒齒輪203并支承在第一根橫梁的圓形通孔內(nèi)，在機(jī)體301遠(yuǎn)離橫邊的兩豎邊圓形通孔內(nèi)安裝第三轉(zhuǎn)軸204，從靠近第二滾動(dòng)輪109到靠近第一滾動(dòng)輪106的第三轉(zhuǎn)軸204上依次安裝有第二扭轉(zhuǎn)彈簧206、第二彈跳腿208、第二撥桿207、第三轉(zhuǎn)軸齒輪205、第一撥桿212、第一彈跳腿213、第一扭轉(zhuǎn)彈簧211 ;第一扭轉(zhuǎn)彈簧211 —端與第一彈跳腿213固連，另一端與機(jī)體301上靠近第一滾動(dòng)輪106的豎邊固連,第二扭轉(zhuǎn)彈簧206 —端與第二彈跳腿208固連，另一端與機(jī)體301上靠近第二滾動(dòng)輪109的豎邊固連，缺齒齒輪203與第三轉(zhuǎn)軸齒輪205嚙合，滑動(dòng)桿210的一端穿過第一彈跳腿213側(cè)面的矩形槽，該矩形槽內(nèi)靠近機(jī)體301的一端和滑動(dòng)桿210之間安裝有第一彈跳腿彈簧216，滑動(dòng)桿210的另一端穿過第二彈跳腿208側(cè)面的矩形槽，該矩形槽內(nèi)靠近機(jī)體301的一端和滑動(dòng)桿210之間安裝有第二彈跳腿彈簧215，第一鋼絲繩214的兩端分別固定于第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)101和滑動(dòng)桿210上，第二鋼絲繩209的兩端分別固定第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)201和滑動(dòng)桿210上，從動(dòng)輪110安裝于第一鋼絲繩214和第二鋼絲繩209之間的滑動(dòng)桿210上。本發(fā)明的工作原理如下:
在本實(shí)施例中，可以通過第一滾動(dòng)輪106的單獨(dú)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)方向的調(diào)整，如圖1所示狀態(tài)，當(dāng)?shù)谝或?qū)動(dòng)電機(jī)101逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸111，使第一齒輪102和第二齒輪103同步轉(zhuǎn)動(dòng)，該狀態(tài)下第一齒輪102與第一轉(zhuǎn)軸齒輪105嚙合，該狀態(tài)下，由于第二齒輪103作用，使第二轉(zhuǎn)軸107位于含弧形支撐孔凸起的軸端，沿機(jī)體301上含弧形支撐孔凸起上的弧形槽向下滑動(dòng)，從而使第二齒輪103與第二轉(zhuǎn)軸齒輪108脫離嚙合，因而，只有第一轉(zhuǎn)軸齒輪105通過第一轉(zhuǎn)軸104，帶動(dòng)第一滾動(dòng)輪106滾動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)第一滾動(dòng)輪106的單獨(dú)運(yùn)動(dòng)。在本實(shí)施例中，可以通過第一滾動(dòng)輪106與第二滾動(dòng)輪109的同步運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)輪式移動(dòng)，如圖1所示狀態(tài)，當(dāng)?shù)谝或?qū)動(dòng)電機(jī)101順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸111，使第一齒輪102和第二齒輪103同步轉(zhuǎn)動(dòng)，又由于該狀態(tài)下第一齒輪102與第一轉(zhuǎn)軸齒輪105嚙合，第二齒輪103與第二轉(zhuǎn)軸齒輪108嚙合，因而，第一轉(zhuǎn)軸齒輪105通過第一轉(zhuǎn)軸104，帶動(dòng)第一滾動(dòng)輪106滾動(dòng)，同時(shí)，第二轉(zhuǎn)軸齒輪108通過第二轉(zhuǎn)軸107，帶動(dòng)第二滾動(dòng)輪109滾動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)第一與第二滾動(dòng)輪的同步運(yùn)動(dòng)。在本實(shí)施例中，可以實(shí)現(xiàn)跳躍運(yùn)動(dòng)，如圖1所示，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)201逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸202及固連在上面的缺齒齒輪203轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)缺齒齒輪203與第三轉(zhuǎn)軸齒輪205開始嚙合時(shí)，第一彈跳腿213與第二彈跳腿208均位于機(jī)體正后方，此時(shí)，第三轉(zhuǎn)軸204及固連在上面的第二彈跳腿208、第二撥桿207、第一撥桿212、第一彈跳腿213轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近機(jī)體正下方，第一彈跳腿213和第二彈跳腿208相對(duì)機(jī)體屈曲，使第一扭轉(zhuǎn)彈簧211和第二扭轉(zhuǎn)彈簧206變形儲(chǔ)存彈性能，第一撥桿212和第二撥桿207的轉(zhuǎn)動(dòng)，使第一鋼絲繩214和第二鋼絲繩209逐漸拉緊，在鋼絲繩的作用下，滑動(dòng)桿210的兩端分別沿第一彈跳腿213和第二彈跳腿208上的矩形槽向靠近第三轉(zhuǎn)軸204的方向滑動(dòng)，并分別壓縮第一彈跳腿彈簧216和第二彈跳腿彈簧215，有利于避免起跳階段從動(dòng)輪與地的干涉，當(dāng)缺齒齒輪203與第三轉(zhuǎn)軸齒輪205即將解除嚙合時(shí)，所有扭轉(zhuǎn)彈簧均處于最大扭轉(zhuǎn)狀態(tài)，所有線性彈簧均處于最大壓縮狀態(tài)，缺齒齒輪203的進(jìn)一步微小轉(zhuǎn)動(dòng)，即與第三轉(zhuǎn)軸齒輪205解除嚙合，瞬間釋放第一扭轉(zhuǎn)彈簧211和第二扭轉(zhuǎn)彈簧206儲(chǔ)能，使機(jī)器人實(shí)現(xiàn)跳躍，跳躍過程中，第三轉(zhuǎn)軸204帶動(dòng)第一撥桿212和第二撥桿207轉(zhuǎn)動(dòng)，使第一鋼絲繩214和第二鋼絲繩209放松，第三轉(zhuǎn)軸204在扭轉(zhuǎn)彈簧作用下恢復(fù)起跳前狀態(tài)，有利于保證輪動(dòng)時(shí)從動(dòng)輪110與地面接觸。在本實(shí)施例中，該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有利于在大多數(shù)條件下實(shí)現(xiàn)落地后的再次跳躍，當(dāng)如上所述機(jī)器人落地時(shí)，處于正面或反面著地狀態(tài)，均可以實(shí)現(xiàn)再次起跳或輪式運(yùn)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種具備輪動(dòng)功能的彈跳機(jī)器人，其特征在于:包括水平放置的機(jī)體(301)、輪動(dòng)機(jī)構(gòu)和彈跳機(jī)構(gòu)；其中: 1)水平放置的機(jī)體(301):機(jī)體(301)為U形框架結(jié)構(gòu)，兩豎邊上前后兩端分別對(duì)稱開有兩個(gè)圓形通孔，兩豎邊上中間分別對(duì)稱開有兩個(gè)螺紋孔，橫邊內(nèi)沿兩豎邊方向依次有三根橫梁，第一根橫梁上開有與第一根橫梁平行的矩形通孔、遠(yuǎn)離橫邊的一端開有圓形通孔，第二根橫梁上開有弧形通孔，第三根橫梁上開有圓形通孔； 2)輪動(dòng)機(jī)構(gòu):包括第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)(101)、第一齒輪(102)、第二齒輪(103)、第一轉(zhuǎn)軸(104)、第一轉(zhuǎn)軸齒輪(105)、第一滾動(dòng)輪(106)、第二轉(zhuǎn)軸(107)、第二轉(zhuǎn)軸齒輪(108)、第二滾動(dòng)輪(109 )、從動(dòng)輪(110 )、第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸(111);在機(jī)體(301) U形框架一豎邊內(nèi)側(cè)中間裝有第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)(101 )，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸(111)上依次裝有第一齒輪(102)和第二齒輪(103)，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸(111)支承在第一根橫梁的圓形通孔內(nèi)，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸(111)與機(jī)體(301)橫邊間的一豎邊內(nèi)側(cè)裝有第一轉(zhuǎn)軸(104)，第一轉(zhuǎn)軸(104)的兩端分別支承在機(jī)體(301) —豎邊圓形通孔和第三根橫梁上圓形通孔內(nèi)，伸出機(jī)體(301)—豎邊外的第一轉(zhuǎn)軸(104)上裝有第一滾動(dòng)輪(106)，位于機(jī)體(301)內(nèi)的第一轉(zhuǎn)軸(104)上裝有第一轉(zhuǎn)軸齒輪(105),第一轉(zhuǎn)軸齒輪(105)和第一齒輪(102)卩齒合,第一根橫梁與機(jī)體(301)的另一豎邊內(nèi)側(cè)裝有第二轉(zhuǎn)軸(107)，第二轉(zhuǎn)軸(107)的一端支承在機(jī)體(301)另一豎邊圓形通孔內(nèi)，第二轉(zhuǎn)軸(107)的另一端穿過與第一根橫梁平行的矩形通孔支承在第二根橫梁的弧形通孔內(nèi)，在第二根橫梁和第一根橫梁間的第二轉(zhuǎn)軸(107)上裝有第二轉(zhuǎn)軸齒輪(108)，第二轉(zhuǎn)軸齒輪(108)和第二齒輪(103)嚙合，第一齒輪(102)和第二齒輪(103)大小相同，第一轉(zhuǎn)軸齒輪(105)和第二轉(zhuǎn)軸齒輪(108)大小相同； 3)彈跳機(jī)構(gòu):包括第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)(201)、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸(202)、缺齒齒輪(203)、第三轉(zhuǎn)軸(204)、第三轉(zhuǎn)軸齒輪(205)、第二扭轉(zhuǎn)彈簧(206)、第二撥桿(207)、第二彈跳腿(208)、第二鋼絲繩(209 )、滑動(dòng)桿(210)、第一扭轉(zhuǎn)彈簧(211)、第一撥桿(212)、第一彈跳腿(213)、第一鋼絲繩(214)、第二彈跳腿彈簧(215)、第一彈跳腿彈簧(216);機(jī)體(301)另一豎邊內(nèi)側(cè)中間裝有第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)(201)，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸(202 )上裝有缺齒齒輪(203 )并支承在第一根橫梁的圓形通孔內(nèi)，在機(jī)體(301)遠(yuǎn)離橫邊的兩豎邊圓形通孔內(nèi)安裝第三轉(zhuǎn)軸(204)，從靠近第二滾動(dòng)輪(109)到靠近第一滾動(dòng)輪(106)的第三轉(zhuǎn)軸(204)上依次安裝有第二扭轉(zhuǎn)彈簧(206)、第二彈跳腿(208)、第二撥桿(207)、第三轉(zhuǎn)軸齒輪(205)、第一撥桿(212)、第一彈跳腿(213)、第一扭轉(zhuǎn)彈簧(211);第一扭轉(zhuǎn)彈簧(211)—端與第一彈跳腿(213)固連，另一端與機(jī)體(301)上靠近第一滾動(dòng)輪(106)的豎邊固連,第二扭轉(zhuǎn)彈簧(206) —端與第二彈跳腿(208)固連，另一端與機(jī)體(301)上靠近第二滾動(dòng)輪(109)的豎邊固連，缺齒齒輪(203)與第三轉(zhuǎn)軸齒輪(205)嚙合，滑動(dòng)桿(210)的一端穿過第一彈跳腿(213)側(cè)面的矩形槽，該矩形槽內(nèi)靠近機(jī)體(301)的一端和滑動(dòng)桿(210)之間安裝有第一彈跳腿彈簧(216)，滑動(dòng)桿(210)的另一端穿過第二彈跳腿(208)側(cè)面的矩形槽，該矩形槽內(nèi)靠近機(jī)體(301)的一端和滑動(dòng)桿(210)之間安裝有第二彈跳腿彈簧(215)，第一鋼絲繩(214)的兩端分別固定于第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)(101)和滑動(dòng)桿(210)上，第二鋼絲繩(209)的兩端分別固定第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)(201)和滑動(dòng)桿(210)上，從動(dòng)輪(110)安裝于第一鋼絲繩(214)和第二鋼絲繩(209)之間的滑動(dòng)桿(210)上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具備輪動(dòng)功能的彈跳機(jī)器人。包括水平放置的機(jī)體、輪動(dòng)機(jī)構(gòu)和彈跳機(jī)構(gòu)；機(jī)體內(nèi)裝有輪動(dòng)機(jī)構(gòu)，機(jī)體開口端裝有彈跳機(jī)構(gòu)。采用正反對(duì)稱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有利于落地后不管正反兩面著地均能再次起跳，降低了落地翻轉(zhuǎn)對(duì)再次起跳的影響；機(jī)體橫邊上含弧形支撐孔的凸起中，通過弧形通孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)單個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)下兩滾動(dòng)輪的同步運(yùn)動(dòng)和異步運(yùn)動(dòng)；采用輪式移動(dòng)與跳躍功能使機(jī)器人具備多種運(yùn)動(dòng)形式；采用缺齒齒輪與齒輪嚙合的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能構(gòu)件的瞬間無約束釋放，有利于提高機(jī)構(gòu)的彈跳性能。本發(fā)明作為機(jī)載儀器的運(yùn)動(dòng)載體，通過添加機(jī)載傳感器后可應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、城市反恐、軍事偵察、地震救災(zāi)、科學(xué)探險(xiǎn)等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B62D57/028GK103171641SQ20131008755
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月19日
發(fā)明者梅德慶, 倪虹, 汪延成, 陳子辰 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)