專利名稱：彈跳機器人的彈跳機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種能對彈性勢能進行儲存和瞬間釋放的機構(gòu)，尤其是--種應(yīng) 用于彈跳機器人的彈跳機構(gòu)。
二背景技術(shù)：
隨著機器人技術(shù)的不斷發(fā)展，在面對惡劣的環(huán)境和復(fù)雜的地形時，運用機器 人的彈跳功能來增強其地形適應(yīng)和自主運動的能力，是近年來發(fā)展較快的一種機 器人技術(shù)。目前，彈跳機器人的主要構(gòu)建方法可以歸結(jié)為三類， 一類是仿生機構(gòu)， 另一類是利用特殊能源爆炸產(chǎn)生的爆炸力來實現(xiàn)彈跳，第三類是利用簡單的機構(gòu) 產(chǎn)生彈力。第一類構(gòu)建方法的動力學(xué)模型及其分析算法一般比較復(fù)雜，實現(xiàn)起來 相對比較困難；第二類構(gòu)建方法的彈跳動力來源于特殊能源，其大大增加了彈跳 機器人的硬件成本，且受氣缸體積的限制，此類彈跳機器人無法實現(xiàn)長期的野外 工作。目前，在采用第三類構(gòu)建方法來實現(xiàn)彈跳功能的機器人中，大部分所采用 彈性裝置的體積都比較大，無法實現(xiàn)彈跳機器人的微型化。本實用新型采用不完 全齒輪結(jié)構(gòu)，通過鋼絲繩拉動彈性鋼片來實現(xiàn)彈性勢能的儲存與釋放，結(jié)構(gòu)簡單， 體積小，減少了彈跳機器人的成本。
三、 技術(shù)內(nèi)容
技術(shù)問題本實用新型提供了一種應(yīng)用于彈跳機器人的彈跳機構(gòu)，該裝置結(jié) 構(gòu)簡單，實現(xiàn)了彈性勢能的儲存和瞬間釋放，易于控制，成本低廉。
技術(shù)方案 一種彈跳機器人的彈跳機構(gòu)，由彈性組件和固定組件組成。彈性 組件包括彈性鋼片和彈性接觸球，彈性接觸球固定于彈性鋼片的下側(cè)。固定組件 包括傳動機構(gòu)、導(dǎo)向滑輪機構(gòu)、鋼絲繩和外殼。傳動機構(gòu)包括舵機、相互嚙合的 不完全齒輪和齒輪、傳動軸以及絞盤，舵機通過舵機固定板固定于外殼的內(nèi)側(cè)， 不完全齒輪固定于舵機的輸出轉(zhuǎn)軸上，齒輪固定于傳動軸上，絞盤通過緊固螺母 固定于傳動軸上且位于齒輪的一側(cè)。導(dǎo)向滑輪機構(gòu)包括滑輪、軸、固定板、彈性 擋圈，導(dǎo)向滑輪機構(gòu)通過其固定板固定于外殼的內(nèi)側(cè)，滑輪的軸向位置由軸的軸 肩與彈性擋圈固定。所述鋼絲繩的一端與絞盤相連，另一端與彈性鋼片相連，且 鋼絲繩位于滑輪的輪槽之中，鋼絲繩在導(dǎo)向滑輪機構(gòu)的導(dǎo)向作用下將絞盤與彈性 鋼片連為一體。本實用新型是由舵機通過齒輪嚙合帶動傳動軸轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)絞盤的轉(zhuǎn)動，使鋼 絲繩繞絞盤收緊，拉動彈性鋼片，使其彎曲變形，從而實現(xiàn)彈跳機器人彈性勢能 的儲存。當(dāng)舵機轉(zhuǎn)動到一定角度時，不完全齒輪與齒輪釋放，使得鋼絲繩松弛， 從而使彈性鋼片在瞬間釋放彈性勢能。
有益效果(l)本實用新型巧妙地將其中一個齒輪設(shè)計為不完全齒輪，輕松 的實現(xiàn)了齒輪機構(gòu)的嚙合與自然釋放，從而實現(xiàn)彈性勢能的儲存與瞬間釋放。本 實用新型中利用舵機帶動齒輪機構(gòu)，通過傳動軸，絞盤，鋼絲繩，在滑輪裝置的 導(dǎo)向作用下，來實現(xiàn)彈性鋼片彈性勢能的儲存與瞬間釋放，結(jié)構(gòu)簡單，避免了其 他彈跳機構(gòu)中較為復(fù)雜的裝置，如鎖定裝置、觸發(fā)裝置、平衡機構(gòu)和矯正機構(gòu)等。
(2)與其他彈跳機構(gòu)相比較，本實用新型裝置的動力學(xué)模型及分析算法簡單， 避免了建立如仿生彈跳機構(gòu)中的腳掌、小腿、大腿、軀干和腳趾等此類復(fù)雜的運 動學(xué)模型，同時也就簡化了該機構(gòu)的分析與控制算法。本實用新型裝置易于控制， 本實用新型采用非連續(xù)控制，在彈跳過程中不加以控制，在該裝置落地以后再進 行控制調(diào)整，這樣就能夠避免其他彈跳機構(gòu)中復(fù)雜的非線性和動態(tài)過程控制，減 少了彈跳機器人的軟硬件成本。
四

圖1是本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型實施例的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實用新型實施例的傳動機構(gòu)示意圖。
圖4是本實用新型實施例的導(dǎo)向滑輪機構(gòu)示意圖。
圖5是本實用新型實施例的齒輪嚙合示意圖。
五、 具體實施方案
參照圖1、圖2、圖3、圖4， 一種彈跳機器人的彈跳機構(gòu)，由彈性組件1 和固定組件2組成。彈性組件1包括彈性鋼片101和彈性接觸球102，彈性接觸 球102固定于彈性鋼片101的下側(cè)。固定組件2包括傳動機構(gòu)203、導(dǎo)向滑輪機 構(gòu)204、鋼絲繩205和外殼206，傳動機構(gòu)包括舵機2031 、相互嚙合的不完全齒 輪2033和齒輪2034、傳動軸2035以及絞盤2036，舵機2031通過舵機固定板 2032固定于外殼206的內(nèi)側(cè)261，不完全齒輪2033固定于舵機2031的輸出轉(zhuǎn)軸 上，齒輪2034固定于傳動軸2035上，絞盤2036通過緊固螺母2037固定于傳動 軸2035上且位于齒輪2034的一側(cè)，導(dǎo)向滑輪機構(gòu)204包括滑輪2041、軸2042、 固定板2043、彈性擋圈2044，導(dǎo)向滑輪機構(gòu)204通過其固定板2043固定于外殼206的內(nèi)側(cè)261，滑輪2041的軸向位置由軸2042的軸肩與彈性擋圈2045固定， 所述鋼絲繩205的一端與絞盤2036相連，另一端與彈性鋼片101相連，且鋼絲 繩205位于滑輪2041的輪槽之中。該實用新型裝置中的彈性接觸球102設(shè)在彈 性鋼片101的末端。
下面參照附圖，對本實用新型的具體實施方案做出更為詳細地說明
參照圖l， 一種彈跳機器人的彈跳機構(gòu)，由彈性組件1和固定組件2組成。 彈性組件1由彈性鋼片101和彈性接觸球102組成，彈性接觸球102固定于彈性 鋼片101的下側(cè)，使彈性鋼片101在釋放彈性勢能時為一點著地。參照圖l、圖 2，固定組件2包括傳動機構(gòu)203、導(dǎo)向滑輪機構(gòu)204、鋼絲繩205和外殼206。 參照圖3，傳動機構(gòu)包括舵機2031、不完全齒輪2033、齒輪2034、傳動軸2035 以及絞盤2036，舵機2031通過舵機固定板2032固定于外殼206的內(nèi)側(cè)261，不 完全齒輪2033固定于舵機2031的輸出轉(zhuǎn)軸上，齒輪2034固定于傳動軸2035 上，絞盤2036通過緊固螺母2037固定于傳動軸2035上且位于齒輪2034的一側(cè)。 參照圖4，導(dǎo)向滑輪機構(gòu)包括滑輪2041、軸2042、固定板2043、彈性擋圈2044， 導(dǎo)向滑輪機構(gòu)通過其固定板2043固定于外殼206的內(nèi)側(cè)261，滑輪2041的軸向 位置由軸2042的軸肩與彈性擋圈2045固定。鋼絲繩205的一端與絞盤2036相 連，另一端與彈性鋼片101相連，鋼絲繩205在導(dǎo)向滑輪機構(gòu)204的導(dǎo)向作用下， 將絞盤2036與彈性鋼片101連為一體。
在本實施例中，舵機2031通過不完全齒輪2033與齒輪2034的嚙合，帶動 傳動軸2035轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)絞盤2036的轉(zhuǎn)動，使得鋼絲繩205在導(dǎo)向滑輪機構(gòu) 204的導(dǎo)向作用下拉動彈性鋼片101，使其彎曲變形，實現(xiàn)彈性勢能的儲存。當(dāng) 舵機2031轉(zhuǎn)動到一定角度時，不完全齒輪2033與齒輪2034釋放，使得鋼絲繩 205松弛，從而使彈性鋼片101在瞬間釋放彈性勢能。
在本實施例中，舵機2031輸出軸的轉(zhuǎn)動范圍為0-180度，參照圖5，當(dāng)其 從0度轉(zhuǎn)動到175度的過程中，不完全齒輪2033與齒輪2034嚙合，此時整個裝 置處于彈性勢能的儲存狀態(tài)。當(dāng)其從175度轉(zhuǎn)動到180度的過程中，不完全齒輪 2033與齒輪2034釋放，齒輪2034處于無約束狀態(tài)，使得鋼絲繩205松弛，彈 性鋼片101釋放彈性勢能。當(dāng)舵機2031輸出軸反轉(zhuǎn)時，在-180度到-175度的過 程中，不完全齒輪2033與齒輪2034仍處于釋放狀態(tài)，在-175度到0度的過程 中，不完全齒輪2033與齒輪2034嚙合，帶動鋼絲繩205繞絞盤2036收緊，使 彈性鋼片101彎曲變形，達到儲存彈性勢能的目的。
權(quán)利要求1、一種彈跳機器人的彈跳機構(gòu)，由彈性組件(1)和固定組件(2)組成，彈性組件(1)包括彈性鋼片(101)和彈性接觸球(102)，彈性接觸球(102)固定于彈性鋼片(101)的下側(cè)，其特征在于固定組件(2)包括傳動機構(gòu)(203)、導(dǎo)向滑輪機構(gòu)(204)、鋼絲繩(205)和外殼(206)，傳動機構(gòu)包括舵機(2031)、相互嚙合的不完全齒輪(2033)和齒輪(2034)、傳動軸(2035)以及絞盤(2036)，舵機(2031)通過舵機固定板(2032)固定于外殼(206)的內(nèi)側(cè)(261)，不完全齒輪(2033)固定于舵機(2031)的輸出轉(zhuǎn)軸上，齒輪(2034)固定于傳動軸(2035)上，絞盤(2036)通過緊固螺母(2037)固定于傳動軸(2035)上且位于齒輪(2034)的一側(cè)，導(dǎo)向滑輪機構(gòu)(204)包括滑輪(2041)、軸(2042)、固定板(2043)、彈性擋圈(2044)，導(dǎo)向滑輪機構(gòu)(204)通過其固定板(2043)固定于外殼(206)的內(nèi)側(cè)(261)，滑輪(2041)的軸向位置由軸(2042)的軸肩與彈性擋圈(2045)固定，所述鋼絲繩(205)的一端與絞盤(2036)相連，另一端與彈性鋼片(101)相連，且鋼絲繩(205)位于滑輪(2041)的輪槽之中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈跳機器人的彈跳機構(gòu)，其特征在于所述的彈性 接觸球(102)設(shè)在彈性鋼片(101)的末端。
專利摘要本實用新型公開了一種彈跳機器人的彈跳機構(gòu)，由彈性組件和固定組件組成，彈性組件包括彈性鋼片和彈性接觸球，彈性接觸球固定于彈性鋼片的下側(cè)，固定組件包括傳動機構(gòu)、導(dǎo)向滑輪機構(gòu)、鋼絲繩和外殼，傳動機構(gòu)包括舵機、相互嚙合的不完全齒輪和齒輪、傳動軸以及絞盤，舵機通過舵機固定板固定于外殼的內(nèi)側(cè)，不完全齒輪固定于舵機的輸出轉(zhuǎn)軸上，齒輪固定于傳動軸上，絞盤通過緊固螺母固定于傳動軸上且位于齒輪的一側(cè)，導(dǎo)向滑輪機構(gòu)包括滑輪、軸、固定板、彈性擋圈，導(dǎo)向滑輪機構(gòu)通過其固定板固定于外殼的內(nèi)側(cè)，滑輪的軸向位置由軸的軸肩與彈性擋圈固定，所述鋼絲繩的一端與絞盤相連，另一端與彈性鋼片相連，且鋼絲繩位于滑輪的輪槽之中。
文檔編號B62D57/00GK201240437SQ20082004067
公開日2009年5月20日 申請日期2008年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月18日
發(fā)明者宋愛國, 崔建偉, 胡相利 申請人:東南大學(xué)