一種仿生昆蟲跳躍機器人結構的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種仿生昆蟲跳躍機器人結構，包括機體、機體內部的動力機構、動力傳動桿、平衡連桿、平衡滑塊、設置在機體兩側的前腿支撐桿A、前腿支撐桿B、前腳掌、前腿連接桿、前后腿連接桿、后腿支撐桿A、后腿支撐桿B、安裝孔、后腳掌、氣缸、氣缸支撐桿、活塞桿和第一～四鉸鏈。本發明將氣缸固定在后腳掌上，從后腿支撐桿B中間穿過，與氣缸連接的活塞桿固定在后腿支撐桿A上，與現有技術相比加大了活塞桿運動行程，增強了跳躍驅動力，顯著提高了能量利用效率。通過改變機體內平衡滑塊的位置，動態調節整個跳躍機器人的重心位置，可以避免機器人在跳躍過程中出現傾覆。同時本發明所述機器人還具有落地穩定性好、整體質量輕等優點。
【專利說明】一種仿生昆蟲跳躍機器人結構
【技術領域】
[0001 ] 本發明屬于機器人領域，具體涉及一種仿生昆蟲跳躍機器人結構。
【背景技術】
[0002]機器人的運動方式主要有兩種:一種靠輪子或履帶驅動，這是大多數移動機器人的驅動方式，諸如各種遙控機器人小車；另一種是仿生的爬行或步行方式，比如機器貓、機器狗等。輪子或履帶驅動的機器人只能在相對平坦的地勢下工作，高低不平的地面對其運動的限制很大。爬行或步行機器人自由度多，控制復雜，運動緩慢，而且遇到障礙物同樣無能為力。
[0003]隨著機器人應用范圍的日益廣泛，機器人面臨的環境也越來越惡劣，諸如考古探測、星際探索、軍事偵察以及反恐活動等。在面對惡劣的環境和復雜的地形時，要求機器人必須具有較強的地形適應能力和自主運動能力。運用機器人彈跳功能來增強其地形適應和自主運動的能力，是近年來發展較快的一種機器人技術，即跳躍機器人技術。
[0004]專利申請號為200710072236.6、名稱為“仿生蝗蟲跳躍機器人”的專利，公開了一種仿生蝗蟲跳躍機器人。該機器人包括機體、前腿支撐減震機構、后腿起跳機構；前腿支撐減震機構包括鉸接在機體上的套筒，一端穿在套筒上、另一端與掌片固定的支撐桿，支撐桿上套有彈簧；后腿起跳機構包括機體支撐桿、過渡連桿、小腿、大腿、蹬地爪片，機體支撐桿固定在機體上、一端與大腿鉸接、另一端與過渡連桿鉸接，小腿中部與過渡連桿鉸接、一端與大腿鉸接、末端與蹬地爪片相連，大腿與小腿的鉸接點與機體支撐桿與過渡桿的鉸接點之間連接有彈簧；機體兩側的小腿，通過小腿連桿連接在一起；在機體內設置有能量儲存裝置、能量釋放裝置、控制電路和電源。該仿生蝗蟲跳躍機器人通過電機拉伸彈簧來驅動機器人實現跳躍，此種方式存在的問題是驅動機構過重，能量利用率也較低，而且在跳躍過程中缺乏對機器人重心的調節，難以保持機器人在跳躍過程中的整體平衡性。
【發明內容】
[0005]為了克服現有技術能量利用率較低、跳躍過程平衡性較差的不足，本發明提供一種能量利用率較高、具備重心調節機構的仿生昆蟲跳躍機器人結構，具有很好的地形適應能力。
[0006]為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案:
[0007]仿生昆蟲跳躍機器人，包括機體、機體內部的動力機構、動力傳動桿、平衡連桿、平衡滑塊、設置在機體兩側的前腿支撐桿A、前腿支撐桿B、前腳掌、前腿連接桿、前后腿連接桿、后腿支撐桿A、后腿支撐桿B、安裝孔、后腳掌、氣缸、活塞桿、氣缸支撐桿和第一?四鉸鏈。
[0008]所述動力傳動桿與平衡連桿鉸接,動力傳動桿的另一端與動力機構相連，動力機構可以使用舵機但不限于舵機，平衡連桿的另一端與平衡滑塊鉸接。
[0009]所述前腿支撐桿A、前腿支撐桿B的一端分別通過第一鉸鏈和第二鉸鏈固定在機體的一側，前腿支撐桿A的另一端通過第三鉸鏈與前腳掌連接，前腿支撐桿B的另一端與前后腿連接桿的一端通過第四鉸鏈連接，用于連接前腳掌和前腿支撐桿A的第三鉸鏈，以及用于連接前后腿連接桿和前腿支撐桿B的第四鉸鏈的一端均固定在機體上；所述后腿支撐桿A的一端固定在機體上，后腿支撐桿A的另一端與后腿支撐桿B的一端連接，后腿支撐桿B的另一端與后腳掌連接；所述前腿連接桿兩端分別與第三鉸鏈和第四鉸鏈連接，通過前腿連接桿實現前腿支撐桿A、前腿支撐桿B和前腳掌的聯動。
[0010]所述氣缸底部通過氣缸支撐桿固定在后腳掌上，與氣缸連接的活塞桿固定在后腿支撐桿A上；所述前后腿連接桿的另一端與后腿支撐桿B活動連接，通過前后腿連接桿實現前腿支撐桿A、前腿支撐桿B和前腳掌與后腿支撐桿A、后腿支撐桿B和后腳掌的聯動。
[0011]進一步，所述后腿支撐桿B中間設有安裝孔，氣缸底部通過氣缸支撐桿固在后腳掌上，并從后腿支撐桿B中間的安裝孔穿過。
[0012]進一步，所述前腿支撐桿A、前腿支撐桿B、前腳掌、前腿連接桿、前后腿連接桿、后腿支撐桿A、后腿支撐桿B、安裝孔、后腳掌、氣缸、活塞桿、氣缸支撐桿、第一鉸鏈、第二鉸鏈、第三鉸鏈和第四鉸鏈的數量均為兩個，分別對稱設置在機體的兩側。
[0013]與現有技術相比，本發明具有以下優勢:
[0014]1.將氣缸底部通過氣缸支撐桿固定在后腳掌上，并從后腿支撐桿B中間穿過，與氣缸連接的活塞桿固定在后腿支撐桿A上，加大了活塞桿運動的行程，增強了跳躍的驅動力，相比申請號為200710072236.6的仿生蝗蟲跳躍機器人專利，顯著提高了能量利用的效率。
[0015]2.本發明通過改變機體內部的平衡滑塊的位置，動態調節整個跳躍機器人的重心位置，可以避免跳躍機器人在跳躍過程中出現傾覆，解決了申請號為200710072236.6的仿生蝗蟲跳躍機器人專利存在的無法調節重心位置、空中平衡性較差的問題。
[0016]3.前腳掌通過前腿支撐桿A和前腿支撐桿B與機體相連，增強了跳躍機器人落地階段前腳掌與地面接觸時的緩沖能力，使機器人落地穩定性增強。
[0017]4.后腿支撐桿B通過前后腿連接桿拉動前腿連接桿、前腿支撐桿A、前腿支撐桿B和前腳掌運動，實現在跳躍過程中前腿的收腿動作，省去了單獨為前腿而設立的驅動機構，減少了驅動機構的數量，使得跳躍機器人整體質量較輕，有效減少了跳躍的負載。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明所涉及機器人結構的示意圖；
[0019]圖2為本發明所涉及機器人結構的側視圖；
[0020]圖3為本發明所涉及機器人結構的剖面圖。
[0021]圖中:1-機體，2-動力機構，3-動力傳動桿，4-平衡連桿，5-平衡滑塊，6_前腿支撐桿A，7-前腿支撐桿B，8-前腳掌，9-前腿連接桿，10-前后腿連接桿，11-后腿支撐桿A，12-后腿支撐桿B, 13-后腳掌，14-氣缸,15-活塞桿，16-氣缸支撐桿，17-安裝孔,18-第一鉸鏈，19-第二鉸鏈，20-第三鉸鏈，21-第四鉸鏈。
【具體實施方式】
[0022]為了使本發明的實現技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合附圖對本發明做進一步闡述。
[0023]本發明所涉及的機器人結構的示意圖如圖1所示，其側視圖和剖面圖分別如圖2、圖3所示。所述仿生昆蟲跳躍機器人包括機體1、機體I內部的動力機構2、動力傳動桿3、平衡連桿4、平衡滑塊5、設置在機體I兩側的前腿支撐桿A6、前腿支撐桿B7、前腳掌8、前腿連接桿9、前后腿連接桿10、后腿支撐桿All、后腿支撐桿B12、后腳掌13、氣缸14、活塞桿15、氣缸支撐桿16、安裝孔17、第一鉸鏈18、第二鉸鏈19、第三鉸鏈20和第四鉸鏈21。
[0024]所述動力傳動桿3與平衡連桿4鉸接,動力傳動桿3的另一端與動力機構2相連，動力機構2可以使用舵機但不限于舵機，也可以采用有刷直流電機或無刷直流電機，平衡連桿4的另一端與平衡滑塊5鉸接。
[0025]所述前腿支撐桿A6、前腿支撐桿B7的一端分別通過第一鉸鏈18和第二鉸鏈19固定在機體I的一側，前腿支撐桿A6的另一端通過第三鉸鏈20與前腳掌8連接，前腿支撐桿B7的另一端與前后腿連接桿10的一端通過第四鉸鏈21連接，用于連接前腳掌8和前腿支撐桿A6的第三鉸鏈20，以及用于連接前后腿連接桿10和前腿支撐桿B7的第四鉸鏈21的一端均固定在機體I上；所述后腿支撐桿All的一端固定在機體I上，后腿支撐桿All的另一端與后腿支撐桿B12的一端連接，后腿支撐桿B12的另一端與后腳掌13連接；所述前腿連接桿9兩端分別與第三鉸鏈20和第四鉸鏈21連接，通過前腿連接桿9實現前腿支撐桿A6、前腿支撐桿B7和前腳掌8的聯動。
[0026]所述氣缸14底部通過氣缸支撐桿16固定在后腳掌13上，并從后腿支撐桿B12中間的安裝孔17穿過，與氣缸14連接的活塞桿15固定在后腿支撐桿All上。
[0027]所述前后腿連接桿10的另一端與后腿支撐桿B12活動連接，通過前后腿連接桿10實現前腿支撐桿A6、前腿支撐桿B7和前腳掌8與后腿支撐桿All、后腿支撐桿B12和后腳掌13的聯動，跳躍時，氣缸14 (外部動力源為氣缸14提供高壓氣體，)推動活塞桿15，活塞桿15推動后腿支撐桿All和后腿支撐桿B12快速運動，同時后腿支撐桿B12通過前后腿連接桿10拉動前腿連接桿9、前腿支撐桿A6、前腿支撐桿B7和前腳掌8運動，實現收起前腿的動作，同時后腳掌急蹬地面，實現起跳。
[0028]其中，前腿支撐桿A6、前腿支撐桿B7、前腳掌8、前腿連接桿9、前后腿連接桿IO、后腿支撐桿All、后腿支撐桿B12、后腳掌13、氣缸14、活塞桿15、氣缸支撐桿16、安裝孔17、第一鉸鏈18、第二鉸鏈19、第三鉸鏈20和第四鉸鏈21的數量均為兩個，分別對稱設置在機體I的兩側。
[0029]以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明的要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種仿生昆蟲跳躍機器人結構,包括機體(1)、機體(1)內部的動力機構(2)、動力傳動桿(3)、平衡連桿(4)、平衡滑塊(5)、設置在機體(1)兩側的前腿支撐桿iU6)、前腿支撐桿B(7)、前腳掌(8)、前腿連接桿(9)、前后腿連接桿(10)、后腿支撐桿A(Il)、后腿支撐桿B(12)、后腳掌(13)、氣缸(14)、活塞桿(15)、氣缸支撐桿(16)、安裝孔(17)、第一鉸鏈(18)、第二鉸鏈(19)、第三鉸鏈(20)和第四鉸鏈(21);其特征在于， 所述動力傳動桿(3)與平衡連桿(4)鉸接，動力傳動桿(3)的另一端與動力機構(2)相連，動力機構(2)可以使用舵機但不限于舵機，平衡連桿(4)的另一端與平衡滑塊(5)鉸接; 所述前腿支撐桿A (6)、前腿支撐桿B (7)的一端分別通過第一鉸鏈(18)和第二鉸鏈(19)固定在機體(1)的一側，前腿支撐桿A(6)的另一端通過第三鉸鏈(20)與前腳掌(8)連接，前腿支撐桿B(7)的另一端與前后腿連接桿(10)的一端通過第四鉸鏈(21)連接，用于連接前腳掌(8)和前腿支撐桿A(6)的第三鉸鏈(20)，以及用于連接前后腿連接桿(10)和前腿支撐桿B(7)的第四鉸鏈(21)的一端均固定在機體(1)上；所述后腿支撐桿A(Il)的一端固定在機體(1)上，后腿支撐桿A(Il)的另一端與后腿支撐桿B(12)的一端連接，后腿支撐桿B(12)的另一端與后腳掌(13)連接；所述前腿連接桿(9)兩端分別與第三鉸鏈(20)和第四鉸鏈(21)連接，通過前腿連接桿(9)實現前腿支撐桿A(6)、前腿支撐桿B (7)和前腳掌(8)的聯動； 所述氣缸(14)底部通過氣缸支撐桿(16)固定在后腳掌(13)上，與氣缸(14)連接的活塞桿(15)固定在后腿支撐桿A(Il)上；所述前后腿連接桿(10)的另一端與后腿支撐桿B(12)活動連接，通過前 后腿連接桿(10)實現前腿支撐桿A(6)、前腿支撐桿B(7)和前腳掌(8)與后腿支撐桿A(Il)、后腿支撐桿B(12)和后腳掌(13)的聯動。
2.根據權利要求1所述的一種仿生昆蟲跳躍機器人結構，其特征在于，所述后腿支撐桿B (12)中間設有安裝孔(17)，氣缸(14)底部通過氣缸支撐桿(16)固在后腳掌(13)上，并從后腿支撐桿B(12)中間的安裝孔(17)穿過。
3.根據權利要求1所述的一種仿生昆蟲跳躍機器人結構，其特征在于，所述前腿支撐桿A^)、前腿支撐桿B(7)、前腳掌(8)、前腿連接桿(9)、前后腿連接桿(10)、后腿支撐桿A(Il)、后腿支撐桿B(12)、后腳掌(13)、氣缸(14)、活塞桿(15)、氣缸支撐桿(16)、安裝孔(17)、第一鉸鏈(18)、第二鉸鏈(19)、第三鉸鏈(20)和第四鉸鏈(21)的數量均為兩個，分別對稱設置在機體(1)的兩側。
【文檔編號】B62D57/02GK103963864SQ201410172098
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月28日 優先權日:2014年4月28日
【發明者】左國玉, 屈文天, 崔愛軍, 龔道雄 申請人:北京工業大學