專利名稱：一種仿生彈跳機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種彈跳機(jī)構(gòu)，具體地說(shuō)是一種仿生彈跳機(jī)器人。
二背景技術(shù)：
輪式移動(dòng)以及仿生爬行或步行方式的機(jī)器人在有障礙的復(fù)雜環(huán)境下，如星際探索、救援、軍事偵察以及反恐等領(lǐng)域中通常無(wú)法滿足實(shí)際需要，而仿生彈跳機(jī)器人可以越過(guò)數(shù)倍甚至數(shù)十倍于自身尺寸的障礙物，特別適合于有障礙物的復(fù)雜環(huán)境。此外在星際探索中，如月球表面的重力加速度大約只有地球表面的1/6，彈跳機(jī)器人可充分利用這一特點(diǎn)，完成高效的運(yùn)動(dòng)，其在現(xiàn)實(shí)生活及科學(xué)研究中均有廣闊的應(yīng)用前景。 國(guó)外，美國(guó)國(guó)家航空宇航局與加利福尼亞技術(shù)學(xué)院聯(lián)合研制了仿蛙形間歇彈跳機(jī)器人，采用對(duì)稱齒輪_六桿機(jī)構(gòu)和彈簧分別作為彈跳和能量?jī)?chǔ)能裝置；日本東京大學(xué)設(shè)計(jì)了一種采用線性彈簧和相互垂直的驅(qū)動(dòng)器作為彈跳裝置的彈跳機(jī)器人；加拿大航天局設(shè)計(jì)了一種柱剪式彈跳機(jī)器人，該機(jī)器人利用形狀記憶合金進(jìn)行儲(chǔ)能。國(guó)內(nèi)，南京航空航天大學(xué)對(duì)各種彈跳方案進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并采用線性彈簧彈跳機(jī)構(gòu)和對(duì)稱六桿彈跳機(jī)構(gòu)研制了兩種樣機(jī)；哈爾濱工業(yè)大學(xué)和哈爾濱工程大學(xué)分別采用五桿和四桿作為機(jī)器人的彈跳機(jī)構(gòu)，后者將四桿彈跳機(jī)構(gòu)運(yùn)用到仿蝗蟲(chóng)彈跳機(jī)器人中，已獲國(guó)家專利(CN 101058036A);西北工業(yè)大學(xué)在開(kāi)鏈?zhǔn)椒麓髲椞鴻C(jī)器人方面進(jìn)行了大量的理論研究。以上發(fā)明或研究的彈跳機(jī)器人，在每次彈跳過(guò)程中，彈性儲(chǔ)能元件的初始狀態(tài)相同，并且儲(chǔ)能元件在每次儲(chǔ)能結(jié)束時(shí)的形變量也相同，所以這些發(fā)明或研究均存在儲(chǔ)能大小不可調(diào)的問(wèn)題。
三
發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的儲(chǔ)能大小不可調(diào)的缺陷，本發(fā)明提出了一種仿生彈跳機(jī)器人。 本發(fā)明是一種桿長(zhǎng)可調(diào)的仿生彈跳機(jī)器人，包括姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)、能量存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)和鎖定_釋放機(jī)構(gòu)，分別實(shí)現(xiàn)姿態(tài)調(diào)整，能量?jī)?chǔ)存和控制起跳的功能。 姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)包括伺服電機(jī)、姿態(tài)調(diào)整舵機(jī)、絲杠、復(fù)位彈簧擋塊、復(fù)位彈簧、深溝球軸承、埋頭螺釘、曲柄、搖桿、大錐齒輪和小錐齒輪、傳動(dòng)軸、軸承和一對(duì)直齒圓柱齒輪。伺服電機(jī)固定安裝在軀干一端的端頭，并且伺服電機(jī)的輸出軸軸線平行于軀干的中軸線；伺服電機(jī)輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器與絲杠連接；絲杠與聯(lián)軸器連接端為無(wú)螺紋的光杠段，其長(zhǎng)度為絲杠長(zhǎng)度的1/2 ;絲杠光杠段的外圓表面上加工有與其軸線平行的導(dǎo)向鍵槽；絲杠的另一半為螺紋段，螺紋段的端頭與軀干有軸承支座安裝孔一端的端頭對(duì)齊；從絲杠的光杠端至螺紋端，依次套裝有復(fù)位彈簧擋塊、復(fù)位彈簧、小錐齒輪、絲杠光杠段軸承、螺母和絲杠螺紋段軸承。 曲柄、搖桿、小錐齒輪、深溝球軸承和絲杠的光杠段共同組成曲柄-滑塊機(jī)構(gòu)，通過(guò)曲柄-滑塊機(jī)構(gòu)帶動(dòng)小錐齒輪沿絲杠移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)小錐齒輪與大錐齒輪的嚙合及分離。小錐齒輪連接套上的螺紋孔垂直于小錐齒輪的軸線，并貫通小錐齒輪連接套的殼體；埋頭螺
5釘貫通小錐齒輪的螺紋孔，伸入到光杠段的導(dǎo)向鍵槽內(nèi)，并可在導(dǎo)向鍵槽內(nèi)滑動(dòng)。小錐齒輪連接套外表面以過(guò)盈配合的方式與深溝球軸承內(nèi)圈固連；深溝球軸承外圈與搖桿轉(zhuǎn)軸的一端固連；搖桿轉(zhuǎn)軸的另一端和搖桿輸出端鉸接。搖桿的輸入端與位于搖桿上方的曲柄的輸出端鉸接；曲柄的輸入端與位于曲柄上方、與軀干相垂直的姿態(tài)調(diào)整舵機(jī)的輸出軸相連。姿態(tài)調(diào)整舵機(jī)通過(guò)舵機(jī)支座與軀干固連。 能量?jī)?chǔ)存機(jī)構(gòu)主要包括軀干、伺服電機(jī)、聯(lián)軸器、絲杠、螺母，大腿，小腿，支撐腿、腳平板，支撐腿轉(zhuǎn)軸，大腿轉(zhuǎn)軸，小腿轉(zhuǎn)軸，支撐腿不完全齒輪轉(zhuǎn)軸，小腿不完全齒輪轉(zhuǎn)軸和儲(chǔ)能彈簧。支撐腿不完全齒輪轉(zhuǎn)軸和小腿不完全齒輪轉(zhuǎn)軸分別固定安裝在位于腳板一端的兩個(gè)支座上，并通過(guò)支撐腿不完全齒輪和小腿不完全齒輪的鉸接孔，分別與支撐腿和小腿的鉸接；大腿轉(zhuǎn)軸固定在軀干下方并與傳動(dòng)軸平行，其軸線和傳動(dòng)軸的軸線所確定的平面垂直于軀干。大腿與大腿轉(zhuǎn)軸在大腿靠近軀干的一端鉸接。大腿和小腿通過(guò)小腿轉(zhuǎn)軸連接。螺母位于軀干的螺母導(dǎo)向槽內(nèi)，并且兩者之間滑動(dòng)配合；支撐軸穿過(guò)支承軸孔，以過(guò)盈配合的方式與螺母固連，將螺母支撐在軀干平板上。支撐軸的兩端以過(guò)盈方式安裝有滾動(dòng)軸承。支撐軸通過(guò)滾動(dòng)軸承沿軀干運(yùn)動(dòng)，以減小支撐軸與軀干之間的摩擦。 支撐腿轉(zhuǎn)軸位于軀干下方，穿過(guò)螺母上的鉸接孔，并且支撐腿轉(zhuǎn)軸的中部與鉸接孔過(guò)盈配合；支撐腿轉(zhuǎn)軸的兩端分別與支撐腿遠(yuǎn)離支撐腿齒輪一端的鉸接孔鉸接。在軀干上通過(guò)安裝孔安裝有機(jī)器人的電控裝置，該電控裝置位于螺母和絲杠光杠段軸承之間。儲(chǔ)能彈簧的兩端分別固定在位于支撐腿一端的支撐腿轉(zhuǎn)軸和小腿一端的小腿轉(zhuǎn)軸上。[0010] 絲杠的螺紋段與螺母組成螺旋副，其螺旋升角為4. 5° ;螺母材料采用青銅，絲杠材料采用鋼，絲杠和螺母之間的當(dāng)量摩擦角約為8.5。。這時(shí)，絲杠和螺母之間的傳動(dòng)具有自鎖性，相對(duì)運(yùn)動(dòng)停止，即實(shí)現(xiàn)鎖定功能，這樣，螺母可鎖定在任意位置，實(shí)現(xiàn)了支撐腿轉(zhuǎn)軸和大腿轉(zhuǎn)軸之間距離的可調(diào)，即儲(chǔ)能彈簧伸長(zhǎng)量的可調(diào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能大小的可調(diào)。鎖定-釋放機(jī)構(gòu)主要包括釋放舵機(jī)、撥動(dòng)軸、棘爪、棘輪、拉簧和棘爪支座。大腿與
大腿轉(zhuǎn)軸鉸接端、靠近釋放舵機(jī)的一側(cè)固連有棘輪；棘輪的軸線與大腿轉(zhuǎn)軸共線。沿絲杠的軸線方向，棘爪支座位于釋放舵機(jī)和棘輪之間，并通過(guò)軀干上的安裝孔與軀干固連。棘爪通過(guò)其中部的軸孔與棘爪支座鉸接；棘爪在與棘輪嚙合的一端和棘爪支座間連接有拉簧，以保證棘爪同棘輪接觸；棘爪另一端位于撥動(dòng)軸的下方并與撥動(dòng)軸接觸。撥動(dòng)軸與釋放舵機(jī)輸出軸固連。釋放舵機(jī)通過(guò)軀干上的安裝孔固連在軀干一端邊緣處。 姿態(tài)調(diào)整時(shí)，首先，立放的姿態(tài)調(diào)整舵機(jī)動(dòng)作，姿態(tài)調(diào)整舵機(jī)輸出軸帶動(dòng)位于其下
方的曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，曲柄輸出端帶動(dòng)下方的搖桿運(yùn)動(dòng)，搖桿推動(dòng)其下方的小錐齒輪沿導(dǎo)向鍵槽
向復(fù)位彈簧擋塊方向滑移至與大錐齒輪正確嚙合位置處，此時(shí)，姿態(tài)調(diào)整舵機(jī)停止動(dòng)作，曲柄和搖桿相互平行，均位于同一豎直面內(nèi)，曲柄_滑塊機(jī)構(gòu)停在死點(diǎn)位置處，小錐齒輪從復(fù)
位彈簧自由端一側(cè)壓緊該彈簧。接著，伺服電機(jī)動(dòng)作，經(jīng)聯(lián)軸器、絲杠、小錐齒輪和大錐齒
輪、傳動(dòng)軸、直齒圓柱齒輪和大腿不完全齒輪帶動(dòng)大腿運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)起跳前姿態(tài)的調(diào)整。然
后，釋放舵機(jī)控制撥動(dòng)軸動(dòng)作，使棘輪和棘爪在拉簧作用下從分離狀態(tài)進(jìn)入嚙合狀態(tài)，防止
大腿反向轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大腿位姿的鎖定。最后，姿態(tài)調(diào)整舵機(jī)反轉(zhuǎn)，在曲柄_滑塊機(jī)構(gòu)和復(fù)
位彈簧共同作用下，小錐齒輪向螺母方向移動(dòng)離開(kāi)死點(diǎn)位置，姿態(tài)調(diào)整過(guò)程結(jié)束。 能量存儲(chǔ)過(guò)程中，伺服電機(jī)動(dòng)作，經(jīng)聯(lián)軸器，絲杠帶動(dòng)螺母在導(dǎo)向槽內(nèi)移動(dòng)，由于
螺母與支撐腿轉(zhuǎn)軸固聯(lián)，大腿相對(duì)軀干的位姿在姿態(tài)調(diào)整階段已被鎖定，這樣，可根據(jù)每次跳躍距離的需要，由伺服電機(jī)通過(guò)絲杠_螺母的傳動(dòng)拉伸彈簧并對(duì)其伸長(zhǎng)量進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)不同能量的儲(chǔ)存。由于絲杠_螺母?jìng)鲃?dòng)的自鎖性，正行程中螺母可被鎖定在任意指定的位置處，完成能量的鎖存。儲(chǔ)能過(guò)程結(jié)束后，釋放舵機(jī)開(kāi)始動(dòng)作，帶動(dòng)撥動(dòng)軸向下?lián)軇?dòng)棘爪使之與棘輪分離，這時(shí)彈簧儲(chǔ)存的能量釋放，在彈簧作用力和地面支反力作用下機(jī)器人實(shí)現(xiàn)起跳。著地后伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)，螺母反行程，實(shí)現(xiàn)復(fù)位。這樣，彈跳機(jī)器人依次完成一次跳躍循環(huán)。 本發(fā)明的工作過(guò)程為姿態(tài)調(diào)整舵機(jī)動(dòng)作，經(jīng)曲柄_搖桿傳動(dòng)使一對(duì)錐齒輪嚙合。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)對(duì)軀干和大腿間的夾角進(jìn)行調(diào)整，在彈簧伸長(zhǎng)量及支撐腿不完全齒輪和小腿不完全齒輪齒數(shù)比一定的前提下，本發(fā)明中起跳角度的改變主要通過(guò)調(diào)整軀干和大腿間的夾角來(lái)實(shí)現(xiàn)。姿態(tài)調(diào)整結(jié)束后，在釋放舵機(jī)作用下，棘輪和棘爪從分離狀態(tài)進(jìn)入嚙合狀態(tài)，將調(diào)整好的姿態(tài)鎖定。接著，姿態(tài)調(diào)整舵機(jī)動(dòng)作，經(jīng)曲柄_搖桿傳動(dòng)使一對(duì)錐齒輪脫離；伺服電機(jī)再次動(dòng)作，通過(guò)儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)拉動(dòng)彈簧進(jìn)行能量的儲(chǔ)存。當(dāng)彈簧拉動(dòng)到指定的位置后，伺服電機(jī)停止動(dòng)作，螺母鎖定在指定的位置處，實(shí)現(xiàn)能量鎖存。然后，釋放舵機(jī)通過(guò)鎖定-釋放機(jī)構(gòu)使棘爪與棘輪分離，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)起跳。最后，螺母在伺服電機(jī)作用下反行程，實(shí)現(xiàn)復(fù)位。在整個(gè)過(guò)程中，姿態(tài)調(diào)整舵機(jī)和復(fù)位彈簧控制一對(duì)錐齒輪的脫離與嚙合。[0015] 本發(fā)明通過(guò)改變支撐腿不完全齒輪和小腿不完全齒輪間的齒數(shù)比使彈跳機(jī)構(gòu)能夠得到不同的彈跳性能，齒數(shù)比為0. 2時(shí)機(jī)器人可跳過(guò)較寬溝壑，齒數(shù)比為0. 5時(shí)機(jī)器人可跳過(guò)較高障礙物。齒數(shù)比介于0. 2至0. 5之間時(shí)，隨比值的增大，躍遠(yuǎn)性能下降，跳高性能增強(qiáng)。本發(fā)明采用的齒數(shù)比為0. 25，其它的齒數(shù)比可通過(guò)加工裝配不同的支撐腿不完全齒輪和小腿不完全齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明能夠平穩(wěn)起跳，起跳角度，桿長(zhǎng)和儲(chǔ)能均可調(diào)并且能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制，適用于復(fù)雜環(huán)境。

[0016]圖1是本發(fā)明彈跳機(jī)構(gòu)初始狀態(tài)的主視圖；圖2是圖1中A-A處(除去姿態(tài)調(diào)整舵機(jī)9)的俯視圖；圖3是圖2中B-B處螺母18的斷面圖；圖4是圖2中C-C處的剖面圖；圖5是圖2中D-D處的剖面圖；圖6是圖1中棘輪34處的局部放大示意圖；圖7是絲杠和與絲杠有裝配以及傳動(dòng)關(guān)系的部分零件圖；圖8是支撐腿25的俯視半剖面圖，大腿32和小腿29具有類似的結(jié)構(gòu)。圖9是軀干1的俯視圖；圖10中(a)是螺母零件在圖1中的主視圖，(b)是螺母零件的側(cè)視圖；圖ll為小錐齒輪ll的零件圖；圖12為腳平板零件的俯視圖；圖13是本發(fā)明在一次跳躍循環(huán)過(guò)程中各階段姿態(tài)的示意簡(jiǎn)圖，其中，(a)為姿態(tài)
調(diào)整階段的初始位姿圖，(b)為姿態(tài)調(diào)整結(jié)束時(shí)的位姿圖，(c)為儲(chǔ)能階段結(jié)束時(shí)的位姿圖，(d)為該彈跳機(jī)構(gòu)起跳騰空過(guò)程中的位姿圖。(e)為著地亦即螺母18反行程初始位姿7[0029] 圖14是該彈跳機(jī)構(gòu)越障示意圖，(a)為本發(fā)明跳躍溝壑時(shí)的位姿圖，(b)為跳躍地面障礙物時(shí)的姿態(tài)示意簡(jiǎn)圖。圖中 1.軀干 2.釋放舵機(jī)3.伺服電機(jī) 4.撥動(dòng)軸5.聯(lián)軸器6.棘
爪 7.大錐齒輪8.曲柄 9.姿態(tài)調(diào)整舵機(jī)10.搖桿 11.小錐齒輪
12.搖桿轉(zhuǎn)軸13.深溝球軸承14.埋頭螺釘 15.導(dǎo)向鍵槽16.絲杠光杠段軸承17.電控裝置18.螺母 19.絲杠20.絲杠螺紋段軸承21.螺母支撐軸22.支撐腿轉(zhuǎn)軸23.加強(qiáng)肋板24.舵機(jī)固定支座25.支撐腿26.腳平板27.支撐腿不完全齒輪28.小腿不完全齒輪[0036]29.小腿30.儲(chǔ)能彈簧 31.小腿轉(zhuǎn)軸32.大腿33.大腿轉(zhuǎn)軸34.棘輪 35.傳動(dòng)軸36.直齒圓柱齒輪37.大腿不完全齒輪38.復(fù)位彈簧39.滾動(dòng)軸承40.螺母導(dǎo)向槽41.復(fù)位彈簧擋塊42.棘爪支座43.拉簧44.軸承45.轉(zhuǎn)軸支座46.支撐腿不完全齒輪轉(zhuǎn)軸47.小腿不完全齒輪轉(zhuǎn)軸48.舵機(jī)支座安裝孔49.軸承支座安裝孔50.轉(zhuǎn)軸支座安裝孔
五具體實(shí)施方式本實(shí)施例是一種儲(chǔ)能可調(diào)的齒輪-五桿仿生彈跳機(jī)構(gòu)，包括姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)、能量
存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)和鎖定_釋放機(jī)構(gòu)，分別實(shí)現(xiàn)姿態(tài)調(diào)整，能量?jī)?chǔ)存和控制起跳的功能。 姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)如圖1、圖2、圖4、圖5、圖6和圖7所示。姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)主要包括
伺服電機(jī)3、姿態(tài)調(diào)整舵機(jī)9、絲杠19、復(fù)位彈簧擋塊41、復(fù)位彈簧38、深溝球軸承13、埋頭
螺釘14、曲柄8、搖桿10、搖桿轉(zhuǎn)軸12、一對(duì)錐齒輪7和11、傳動(dòng)軸35、軸承44和一對(duì)直齒
圓柱齒輪。 如圖9所示，軀干1為一平板，主要起承載和安裝固定零部件的作用。軀干1的一端有長(zhǎng)度與螺母18移動(dòng)距離相等的導(dǎo)向槽40，并且該端的端頭處有絲杠螺紋段軸承20的支座安裝孔。平板中部對(duì)稱分布有四個(gè)電控裝置支座的安裝孔；軀干1的中部、關(guān)于軀干1中軸線對(duì)稱的位置上，還分布有絲杠光杠段軸承16的支座安裝孔。軀干1另一端對(duì)稱于中軸線分布有四個(gè)伺服電機(jī)3的安裝孔；位于該端一側(cè)邊緣對(duì)稱分布有四個(gè)釋放舵機(jī)2的安裝孔；在伺服電機(jī)3安裝孔和釋放舵機(jī)2安裝孔之間分布有兩個(gè)平行于軀干1中軸線的安裝孔，用于安裝棘爪支座42 ;在軀干1中部一側(cè)邊緣處、絲杠光杠段軸承16的支座安裝孔和棘爪支座安裝孔之間，分布有兩個(gè)舵機(jī)支座24的安裝孔48和兩個(gè)軸承44的軸承支座安裝孔49，兩個(gè)舵機(jī)支座安裝孔48和兩個(gè)軸承支座安裝孔49的分布方向均與軀干中軸線方向平行；在安裝孔48和安裝孔49之間，分布有兩個(gè)轉(zhuǎn)軸支座安裝孔50 ;轉(zhuǎn)軸支座安裝孔50共有四個(gè)，另外兩個(gè)分布在軀干1中軸線的另一側(cè)；四個(gè)支座安裝孔50關(guān)于軀干1中軸線對(duì)稱；在支座安裝孔49靠近軀干1中軸線的一側(cè)，有一矩形過(guò)孔，該過(guò)孔能夠使安裝在上方的大錐齒輪7避免與軀干1發(fā)生干涉。為減輕機(jī)構(gòu)的重量，將軀干1做成"T"字形。[0045] 如圖1、圖2、圖5、圖6和圖7所示，伺服電機(jī)3固定安裝在軀干1 一端的端頭，并且伺服電機(jī)3的輸出軸軸線平行于軀干1的中軸線；伺服電機(jī)3輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器5與絲杠
819連接。絲杠19與聯(lián)軸器5連接端為無(wú)螺紋的光杠段，其長(zhǎng)度為絲杠長(zhǎng)度的1/2 ;絲杠19 的光杠段的外圓表面上加工有與其軸線平行的導(dǎo)向鍵槽15。絲杠19的另一端為螺紋段，該 螺紋段的端頭與軀干1有軸承支座安裝孔一端的端頭對(duì)齊；從絲杠19的光杠端至螺紋端， 依次套裝有復(fù)位彈簧擋塊41、復(fù)位彈簧38、小錐齒輪11、絲杠光杠段軸承16、螺母18和絲 杠螺紋段軸承20。其中，復(fù)位彈簧擋塊41為圓環(huán)狀，其內(nèi)徑和光杠段直徑相同；復(fù)位彈簧 擋塊41的外徑大于復(fù)位彈簧38的外徑；復(fù)位彈簧擋塊41與絲杠19的光杠段為固連。復(fù) 位彈簧38的內(nèi)徑略大于絲杠19光杠段的直徑；復(fù)位彈簧空套在絲杠19的光杠段上，并且 復(fù)位彈簧38的一端與復(fù)位彈簧擋塊41固連，另一端為自由端。 絲杠螺紋段軸承20采用角接觸球軸承，通過(guò)其支座安裝在軀干1有導(dǎo)向槽40 — 端端頭處；絲杠螺紋段軸承20的內(nèi)圈與絲杠19過(guò)渡配合。絲杠光杠段軸承16亦為角接觸 球軸承，被安裝在位于軀干1中部的軸承支座上；絲杠光杠段軸承16的內(nèi)圈與絲杠19的光 杠段過(guò)渡配合；絲杠螺紋段軸承20與絲杠光杠段軸承16共同支撐絲杠19。 如圖1、圖6和圖7所示，位于絲杠19光杠段的導(dǎo)向鍵槽15的一端與復(fù)位彈簧擋 塊41相鄰；導(dǎo)向鍵槽15的長(zhǎng)度略大于小錐齒輪11為實(shí)現(xiàn)與大錐齒輪7嚙合/分離所要沿 光杠段移動(dòng)的距離；導(dǎo)向鍵槽15寬度略大于埋頭螺釘14的大徑，并且該導(dǎo)向鍵槽15與埋 頭螺釘14之間滑動(dòng)配合；導(dǎo)向鍵槽15深度應(yīng)滿足使埋頭螺釘14在該鍵槽內(nèi)不與槽底發(fā)生 干涉，如附圖6所示。 本實(shí)施例中，曲柄8、搖桿10、小錐齒輪11、搖桿轉(zhuǎn)軸12、深溝球軸承13和絲杠19 的光杠段共同組成曲柄-滑塊機(jī)構(gòu)，通過(guò)曲柄-滑塊機(jī)構(gòu)帶動(dòng)小錐齒輪11沿絲杠19移動(dòng)， 實(shí)現(xiàn)小錐齒輪11與大錐齒輪7的嚙合及分離。如圖1、圖2、圖5、圖6和圖11所示，小錐齒 輪11連接套上有螺紋孔，該螺紋孔垂直于小錐齒輪11的軸線，并貫通小錐齒輪11連接套 的殼體；埋頭螺釘14位于小錐齒輪11的螺紋孔內(nèi)，并伸入到絲杠19上的導(dǎo)向鍵槽15內(nèi)， 并且該埋頭螺釘在導(dǎo)向鍵槽15內(nèi)滑動(dòng)。小錐齒輪11連接套外表面以過(guò)盈配合的方式與深 溝球軸承13內(nèi)圈固連；深溝球軸承13外圈與垂直于軀干1的搖桿轉(zhuǎn)軸12的一端固連；搖 桿轉(zhuǎn)軸12的另一端和搖桿10輸出端鉸接。搖桿10的輸入端與位于該搖桿10上方的曲柄 8的輸出端鉸接；曲柄8的輸入端與位于該曲柄8上方、與軀干1相垂直的姿態(tài)調(diào)整舵機(jī)9 的輸出軸相連。姿態(tài)調(diào)整舵機(jī)9通過(guò)"L"形的舵機(jī)支座24與軀干1固連。 如圖2、圖4、圖5和圖7所示，與小錐齒輪11嚙合的大錐齒輪7固連在傳動(dòng)軸35 靠近復(fù)位彈簧的一端；傳動(dòng)軸另一端固連有直齒圓柱齒輪36 ;直齒圓柱齒輪36與大腿端部 的大腿不完全齒輪37嚙合。 本實(shí)施例中，大錐齒輪7和小錐齒輪11的齒數(shù)比為4/3。 傳動(dòng)軸35由軸承44支撐，兩者之間為過(guò)渡配合；傳動(dòng)軸35軸線的延伸線穿過(guò)復(fù) 位彈簧擋塊41 ;并與絲杠19的軸線垂直；絲杠19的軸線和傳動(dòng)軸35的軸線位于同一平面 內(nèi)并與軀干1平行。搖桿10和軀干1之間的距離大于大錐齒輪7和小錐齒輪11大端齒頂 圓最高點(diǎn)同軀干1間的距離。 能量存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)如圖1、圖2和圖3所示。能量的存儲(chǔ)主要通過(guò)能量存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。 能量?jī)?chǔ)存機(jī)構(gòu)主要包括軀干1、伺服電機(jī)3、聯(lián)軸器5、絲杠19、螺母18、支撐軸21、大腿32， 小腿29，支撐腿25、腳平板26，支撐腿轉(zhuǎn)軸22，小腿轉(zhuǎn)軸31，大腿轉(zhuǎn)軸33，支撐腿不完全齒 輪轉(zhuǎn)軸46，小腿不完全齒輪轉(zhuǎn)軸47和儲(chǔ)能彈簧30。[0053] 如圖1和圖8所示，支撐腿25是由兩個(gè)板狀連桿和與之垂直的兩個(gè)加強(qiáng)肋板23固連而成。支撐腿25的兩個(gè)板狀連桿相互平行；兩個(gè)加強(qiáng)肋板23相互平行，位于兩個(gè)板狀連桿之間，并與板狀連桿垂直，使支撐腿25呈梯子狀。在支撐腿25兩板狀連桿的兩端，分別有轉(zhuǎn)軸鉸接孔；支撐腿25的連桿的中部有減重 L。支撐腿25的一端，兩個(gè)板狀連桿沿支撐腿不完全齒輪轉(zhuǎn)軸46鉸接孔徑向方向突出，并且將該突出的連桿板加工成支撐腿不完全齒輪27，并以支撐腿不完全齒輪轉(zhuǎn)軸46鉸接孔軸線為支撐腿不完全齒輪27的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，該實(shí)施例中，支撐腿不完全齒輪27的模數(shù)為l，齒數(shù)為5，分度圓直徑為8。[0054] 小腿29的結(jié)構(gòu)同支撐腿25，亦由兩個(gè)板狀連桿和與之垂直的兩個(gè)加強(qiáng)肋板固連而成；小腿29亦呈梯子狀。小腿29兩板狀連桿的兩端，分別有轉(zhuǎn)軸鉸接孔；兩個(gè)連桿的中部有減重孔。小腿29的一端，兩個(gè)板狀連桿沿腳平板不完全齒輪轉(zhuǎn)軸47鉸接孔徑向方向突出，并且將該突出的連桿板加工成小腿不完全齒輪28，并以腳平板不完全齒輪轉(zhuǎn)軸47鉸接孔為小腿不完全齒輪28的轉(zhuǎn)動(dòng)中心。該實(shí)施例中，小腿不完全齒輪28的模數(shù)為l，齒數(shù)為5，分度圓直徑為32。 大腿32的結(jié)構(gòu)亦同支撐腿25，由兩個(gè)板狀連桿和與之垂直的兩個(gè)加強(qiáng)肋板固連而成；大腿32亦呈梯子狀。大腿32兩板狀連桿的兩端，分別有轉(zhuǎn)軸鉸接孔；兩個(gè)連桿的中部有減重孔。大腿32的一端，一個(gè)板狀連桿沿大腿轉(zhuǎn)軸33鉸接孔徑向方向突出，并且將該突出的連桿板加工成大腿不完全齒輪37，并以大腿轉(zhuǎn)軸33鉸接孔為大腿不完全齒輪37的轉(zhuǎn)動(dòng)中心。該實(shí)施例中，大腿不完全齒輪37的模數(shù)為l，齒數(shù)為13，分度圓直徑為24。[0056] 本實(shí)施例中，支撐腿25、小腿29和大腿32各桿長(zhǎng)的比例為1.5 :1:2。[0057] 本實(shí)施例中，支撐腿不完全齒輪27與小腿不完全齒輪28相互嚙合；大腿不完全齒輪37與直齒圓柱齒輪36相互嚙合。支撐腿不完全齒輪27與小腿不完全齒輪28的齒數(shù)比為0. 25 ;直齒圓柱齒輪36與大腿不完全齒輪37的齒數(shù)比為1. 375。 如圖1，圖2和圖5所示，支撐腿不完全齒輪轉(zhuǎn)軸46和小腿不完全齒輪轉(zhuǎn)軸47分別固定安裝在位于腳板26 —端的兩個(gè)支座上，并通過(guò)支撐腿不完全齒輪27和小腿不完全齒輪28的鉸接孔，分別實(shí)現(xiàn)與支撐腿和小腿的鉸接；大腿轉(zhuǎn)軸33通過(guò)轉(zhuǎn)軸支座45與軀干1固連，并通過(guò)大腿不完全齒輪37 —端的轉(zhuǎn)軸鉸接孔與大腿鉸接。大腿和小腿通過(guò)小腿轉(zhuǎn)軸31連接。 如圖1、圖7和圖IO所示，螺母18采用青銅制成，其橫截面為矩形，其高度須滿足絲杠19、軀干1和支撐腿25的裝配要求；螺母18的厚度略小于導(dǎo)向槽40的寬度。螺母18的一端為平面，另一端為圓弧面。從螺母18的平面端至螺母18的圓弧面端，依次加工有絲杠螺紋孔、螺母支承軸孔和支撐腿轉(zhuǎn)軸22的鉸接孔。絲杠19的軸線垂直于螺母支承軸孔和支撐腿轉(zhuǎn)軸22鉸接孔的軸線；螺母支承軸孔和支撐腿轉(zhuǎn)軸22鉸接孔的軸線平行。支撐腿轉(zhuǎn)軸22、小腿轉(zhuǎn)軸31、大腿轉(zhuǎn)軸33、支撐腿不完全齒輪轉(zhuǎn)軸46和小腿不完全齒輪轉(zhuǎn)軸47的軸線相互平行。 絲杠的螺紋段與螺母組成螺旋副，其螺旋升角為4. 5° ;螺母材料采用青銅，絲杠材料采用鋼，絲杠和螺母之間的當(dāng)量摩擦角約為8.5。。這時(shí)，絲杠和螺母之間的傳動(dòng)具有自鎖性，相對(duì)運(yùn)動(dòng)停止，即實(shí)現(xiàn)鎖定功能。這樣，螺母可鎖定在任意位置，實(shí)現(xiàn)了支撐腿轉(zhuǎn)軸22和大腿轉(zhuǎn)軸33之間距離的可調(diào)，即儲(chǔ)能彈簧30伸長(zhǎng)量的可調(diào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能大小的可調(diào)。7/8頁(yè) 示，螺母18位于軀干1的螺母導(dǎo)向槽40內(nèi)，并且兩者之間 滑動(dòng)配合；支撐軸21穿過(guò)支承軸孔，以過(guò)盈配合的方式與螺母固連，將螺母支撐在軀干平 板上。支撐軸21的兩端以過(guò)盈方式安裝有滾動(dòng)軸承39。支撐軸21通過(guò)滾動(dòng)軸承39沿軀 干1運(yùn)動(dòng)，以減小支撐軸21與軀干1之間的摩擦。支撐腿轉(zhuǎn)軸22位于軀干1下方，穿過(guò)螺 母18上的鉸接孔，并且支撐腿轉(zhuǎn)軸22的中部與鉸接孔過(guò)盈配合；支撐腿轉(zhuǎn)軸22的兩端分 別與支撐腿遠(yuǎn)離支撐腿齒輪一端的鉸接孔鉸接。 如圖12所示，腳平板26 —端對(duì)稱布置的8個(gè)小圓孔，分別為支撐腿不完全齒輪27 和小腿不完全齒輪28的支座固定安裝孔；腳平板26的另一端有減重孔。 在軀干1上通過(guò)安裝孔安裝有機(jī)器人的電控裝置17，該電控裝置位于螺母18和絲 杠光杠段軸承16之間。儲(chǔ)能彈簧30的兩端分別固定在位于支撐腿25和小腿29 —端的支 撐腿轉(zhuǎn)軸22和小腿轉(zhuǎn)軸31上。 鎖定-釋放機(jī)構(gòu)如圖1 、圖2、圖5和圖6所示，鎖定-釋放機(jī)構(gòu)主要包括釋放舵 機(jī)2、撥動(dòng)軸4、棘爪6、棘輪34、拉簧43和棘爪支座42。棘爪支座42由圓柱形支桿和支桿 一端凸出的凸塊組成，使其外形呈"L"形。在棘爪支座42的凸塊上有與軀干1連接的安裝 孔，在棘爪支座42的支桿上有棘爪轉(zhuǎn)軸的安裝孔。撥動(dòng)軸4為圓柱形，其與棘爪接觸的長(zhǎng) 度等于棘爪的厚度。 大腿轉(zhuǎn)軸33固定在軀干1下方并與傳動(dòng)軸35平行，其軸線和傳動(dòng)軸35的軸線所 確定的平面垂直于軀干l。大腿32靠近軀干1的一端與大腿轉(zhuǎn)軸33鉸接。大腿32與大 腿轉(zhuǎn)軸33鉸接端、靠近釋放舵機(jī)2的一側(cè)固連有棘輪34 ;棘輪34的軸線與大腿轉(zhuǎn)軸33同 軸。沿絲杠19的軸線方向，棘爪支座42位于釋放舵機(jī)2和棘輪34之間，并通過(guò)軀干1上 的安裝孔與軀干1固連。棘爪6通過(guò)其中部的軸孔與棘爪支座42鉸接；棘爪6在與棘輪 34嚙合的一端和棘爪支座42間連接有拉簧43，以保證棘爪6同棘輪34接觸；棘爪6另一 端位于撥動(dòng)軸4的下方并與撥動(dòng)軸接觸。撥動(dòng)軸4與釋放舵機(jī)2輸出軸固連。釋放舵機(jī)2 通過(guò)軀干1上的安裝孔固連在軀干1一端的邊緣處。 該彈跳機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程為姿態(tài)調(diào)整時(shí)，首先，立放的姿態(tài)調(diào)整舵機(jī)9動(dòng)作，姿態(tài) 調(diào)整舵機(jī)9輸出軸帶動(dòng)位于其下方的曲柄8轉(zhuǎn)動(dòng)，曲柄8輸出端帶動(dòng)下方的搖桿10運(yùn)動(dòng)，搖 桿IO推動(dòng)其下方的小錐齒輪11沿導(dǎo)向鍵槽15向復(fù)位彈簧擋塊41方向滑移至與大錐齒輪 7正確嚙合位置處，此時(shí)，姿態(tài)調(diào)整舵機(jī)9停止動(dòng)作，曲柄8和搖桿10相互平行，均位于同一 豎直面內(nèi)，曲柄-滑塊機(jī)構(gòu)停在死點(diǎn)位置處，小錐齒輪11從復(fù)位彈簧38自由端一側(cè)壓緊該 彈簧。接著，伺服電機(jī)3動(dòng)作，經(jīng)聯(lián)軸器5，絲杠19，小錐齒輪11和大錐齒輪7，傳動(dòng)軸35， 直齒圓柱齒輪36和大腿不完全齒輪37帶動(dòng)大腿運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)起跳前姿態(tài)的調(diào)整。然后，釋 放舵機(jī)2控制撥動(dòng)軸4動(dòng)作，使棘輪34和棘爪6在拉簧作用下從分離狀態(tài)進(jìn)入嚙合狀態(tài)， 防止大腿32反向轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大腿位姿的鎖定。最后，姿態(tài)調(diào)整舵機(jī)9反轉(zhuǎn)，在曲柄_滑塊 機(jī)構(gòu)和復(fù)位彈簧共同作用下，小錐齒輪ll向螺母18方向移動(dòng)離開(kāi)死點(diǎn)位置，姿態(tài)調(diào)整過(guò)程 結(jié)束(圖13(b))。 能量存儲(chǔ)過(guò)程中，伺服電機(jī)3動(dòng)作，經(jīng)聯(lián)軸器5，絲杠19帶動(dòng)螺母18在導(dǎo)向槽40 內(nèi)移動(dòng)，由于螺母18與支撐腿轉(zhuǎn)軸22固聯(lián)，大腿相對(duì)軀干1的位姿在姿態(tài)調(diào)整階段已被鎖 定，這樣，可根據(jù)每次跳躍距離的需要，由伺服電機(jī)3通過(guò)絲杠-螺母的傳動(dòng)拉伸彈簧并對(duì) 其伸長(zhǎng)量進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)不同能量的儲(chǔ)存。由于絲杠-螺母?jìng)鲃?dòng)的自鎖性，正行程中螺母18可被鎖定在任意指定的位置處，完成能量的鎖存。儲(chǔ)能過(guò)程結(jié)束后，釋放舵機(jī)2開(kāi)始動(dòng)作， 帶動(dòng)撥動(dòng)軸4向下?lián)軇?dòng)棘爪6使之與棘輪34分離，這時(shí)彈簧儲(chǔ)存的能量釋放，在彈簧作用 力和地面支反力作用下機(jī)器人實(shí)現(xiàn)起跳(圖13(d))。著地后(圖13(e))，姿態(tài)調(diào)整舵機(jī) 9動(dòng)作，使大錐齒輪7和小錐齒輪11嚙合，伺服電機(jī)3反轉(zhuǎn)，螺母18反行程，實(shí)現(xiàn)復(fù)位(圖 13(a))。這樣，彈跳機(jī)器人依次經(jīng)圖13中(a)， (b) ， (c) ， (d)和(e)完成一次跳躍循環(huán)。 本實(shí)施例中，通過(guò)改變支撐腿不完全齒輪27和小腿不完全齒輪28間的齒數(shù)比使 彈跳機(jī)構(gòu)能夠得到不同的彈跳性能，齒數(shù)比為0. 2時(shí)機(jī)器人可跳過(guò)較寬溝壑(圖14 (a))，齒 數(shù)比為0.5時(shí)機(jī)器人可跳過(guò)較高障礙物(圖14(b))。齒數(shù)比介于0.2至0.5之間時(shí)，隨比 值的增大，越遠(yuǎn)性能下降，跳高性能增強(qiáng)。本發(fā)明采用的齒數(shù)比為0. 25，其它的齒數(shù)比可通 過(guò)加工裝配不同的不完全齒輪27和28來(lái)實(shí)現(xiàn)。 上述元器件可通過(guò)加工定制或外購(gòu)取得。 根據(jù)仿生學(xué)原理，本實(shí)施例所提出的機(jī)構(gòu)符合袋鼠跳躍運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)和控制 簡(jiǎn)單。通過(guò)各電機(jī)的依次動(dòng)作，即可實(shí)現(xiàn)仿生機(jī)器人的彈跳。
權(quán)利要求一種仿生彈跳機(jī)器人，包括姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)、能量存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)和鎖定-釋放機(jī)構(gòu)，分別實(shí)現(xiàn)姿態(tài)調(diào)整，能量?jī)?chǔ)存和控制起跳的功能，其特征在于a.姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)包括伺服電機(jī)(3)、姿態(tài)調(diào)整舵機(jī)(9)、絲杠(19)、復(fù)位彈簧擋塊(41)、復(fù)位彈簧(38)、深溝球軸承(13)、埋頭螺釘(14)、曲柄(8)、搖桿(10)、小錐齒輪(11)、大錐齒輪(7)、傳動(dòng)軸(35)、軸承(44)和一對(duì)直齒圓柱齒輪(36)和(37)；伺服電機(jī)(3)位于軀干(1)一端的端頭，并且伺服電機(jī)(3)的輸出軸軸線平行于軀干(1)的中軸線；伺服電機(jī)(3)輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器(5)與絲杠(19)連接；從絲杠(19)的光杠端至螺紋端，依次套裝有復(fù)位彈簧擋塊(41)、復(fù)位彈簧(38)、小錐齒輪(11)、絲杠光杠段軸承(16)、螺母(18)和絲杠螺紋段軸承(20)；b.曲柄(8)、搖桿(10)、小錐齒輪(11)、搖桿轉(zhuǎn)軸(12)、深溝球軸承(13)、埋頭螺釘(14)和絲杠(19)的光杠段組成曲柄-滑塊機(jī)構(gòu)；埋頭螺釘(14)位于小錐齒輪(11)的螺紋孔內(nèi)，并在導(dǎo)向鍵槽(15)內(nèi)滑動(dòng)；小錐齒輪(11)的連接套外徑與深溝球軸承(13)內(nèi)圈過(guò)盈配合；深溝球軸承(13)外圈與搖桿轉(zhuǎn)軸(12)的一端固連；搖桿轉(zhuǎn)軸(12)的另一端和搖桿(10)輸出端鉸接；搖桿(10)的輸入端與位于搖桿(10)上方的曲柄(8)的輸出端鉸接；曲柄(8)的輸入端與位于曲柄(8)上方、與軀干(1)相垂直的舵機(jī)(9)的輸出軸相連；舵機(jī)(9)通過(guò)舵機(jī)支座(24)與軀干(1)固連；c.能量?jī)?chǔ)存機(jī)構(gòu)包括軀干(1)、伺服電機(jī)(3)、聯(lián)軸器(5)、螺母(18)、絲杠(19)、支撐軸(21)、大腿(32)、小腿(29)，支撐腿(25)、腳平板(26)、支撐腿轉(zhuǎn)軸(22)、小腿轉(zhuǎn)軸(31)、大腿轉(zhuǎn)軸(33)、支撐腿不完全齒輪轉(zhuǎn)軸(46)、小腿不完全齒輪轉(zhuǎn)軸(47)和儲(chǔ)能彈簧(30)；支撐腿不完全齒輪轉(zhuǎn)軸(46)和小腿不完全齒輪轉(zhuǎn)軸(47)分別固定安裝在位于腳板(26)一端的兩個(gè)支座上，并分別與支撐腿和小腿鉸接；轉(zhuǎn)軸(33)通過(guò)支座(45)與軀干(1)固連，并通過(guò)大腿不完全齒輪(37)一端的轉(zhuǎn)軸鉸接孔與大腿鉸接；螺母(18)與軀干(1)的螺母導(dǎo)向槽(40)滑動(dòng)配合；支撐軸(21)與螺母(18)過(guò)盈配合；支撐腿轉(zhuǎn)軸(22)位于軀干(1)下方，支撐腿轉(zhuǎn)軸(22)的中部與螺母(18)上的鉸接孔過(guò)盈配合；支撐腿轉(zhuǎn)軸(22)的兩端分別與支撐腿(25)一端的鉸接孔鉸接；機(jī)器人的電控裝置(17)安裝在螺母(18)和絲杠光杠段軸承(16)之間的軀干(1)上；儲(chǔ)能彈簧(30)兩端分別固定在支撐腿轉(zhuǎn)軸(22)和小腿轉(zhuǎn)軸(31)上；d.絲杠的螺紋段與螺母組成螺旋副，其螺旋升角為4.5°；螺母材料采用青銅，絲杠材料采用鋼，絲杠和螺母之間的當(dāng)量摩擦角為8.5°；e.鎖定-釋放機(jī)構(gòu)包括釋放舵機(jī)(2)、撥動(dòng)軸(4)、棘爪(6)、棘輪(34)、拉簧(43)和棘爪支座(42)；大腿轉(zhuǎn)軸(33)固定在軀干(1)下方并與傳動(dòng)軸(35)平行，大腿轉(zhuǎn)軸(33)的軸線和傳動(dòng)軸(35)的軸線所確定的平面垂直于軀干(1)；大腿(32)與大腿轉(zhuǎn)軸(33)在大腿(32)靠近軀干(1)一端鉸接；棘輪(34)固定在大腿(32)與大腿轉(zhuǎn)軸(33)鉸接端、靠近釋放舵機(jī)(2)的一側(cè)；沿絲杠(19)的軸線方向，棘爪支座(42)位于舵機(jī)(2)和棘輪(34)之間，并與軀干(1)固連；棘爪(6)與棘爪支座(42)通過(guò)轉(zhuǎn)軸鉸接；棘爪(6)的一端與棘爪支座(42)間連接有拉簧(43)；棘爪(6)另一端位于撥動(dòng)軸(4)的下方并與撥動(dòng)軸接觸；撥動(dòng)軸(4)與釋放舵機(jī)(2)輸出軸固連；釋放舵機(jī)(2)固連在軀干(1)一端的邊緣處。
2. 如權(quán)利要求1所述一種仿生彈跳機(jī)器人，其特征在于姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)中的小錐齒輪(II) 連接套上的螺紋孔垂直于小錐齒輪(11)的軸線，并貫通小錐齒輪(11)連接套的殼體；絲杠(19)與聯(lián)軸器(5)連接端為無(wú)螺紋的光杠段，其長(zhǎng)度為絲杠長(zhǎng)度的1/2 ;絲杠(19)的 光杠段的外圓表面上加工有與其軸線平行的導(dǎo)向鍵槽(15);導(dǎo)向鍵槽(15)的一端與復(fù)位 彈簧擋塊(41)相鄰；導(dǎo)向鍵槽(15)的長(zhǎng)度略大于小錐齒輪(11)為實(shí)現(xiàn)與大錐齒輪(7)嚙 合/分離所要沿光杠段移動(dòng)的距離；
3. 如權(quán)利要求1所述一種仿生彈跳機(jī)器人，其特征在于姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)中的復(fù)位彈簧擋 塊(41)的內(nèi)徑和光杠段直徑相同，外徑大于復(fù)位彈簧(38)的外徑；復(fù)位彈簧擋塊(41)與 絲杠(19)的光杠段為固連；復(fù)位彈簧(38)的一端與復(fù)位彈簧擋塊(41)固連，另一端為自 由端；絲杠螺紋段軸承(20)通過(guò)其支座安裝在軀干(1)有螺母導(dǎo)向槽(40) —端端頭處， 其內(nèi)圈與絲杠(19)為過(guò)渡配合；絲杠光杠段軸承(16)安裝在位于軀干(1)中部的軸承支 座上，其內(nèi)圈與絲杠(19)的光杠段為過(guò)渡配合；絲杠螺紋段軸承(20)與絲杠光杠段軸承 (16)共同支撐絲杠(19)。
4. 如權(quán)利要求l所述一種仿生彈跳機(jī)器人，其特征在于軀干(1) 一端有長(zhǎng)度與螺母 (18)移動(dòng)距離相等的螺母導(dǎo)向槽(40)，并且該端的端頭處有絲杠螺紋段軸承(20)的支座 安裝孔；軀干(1)中部對(duì)稱分布有電控裝置支座的安裝孔；軀干(1)的中部、關(guān)于軀干(1) 中軸線對(duì)稱的位置上，還分布有絲杠光杠段軸承(16)的支座安裝孔；軀干(1)另一端對(duì)稱 于中軸線分布有伺服電機(jī)(3)的安裝孔；位于該端一側(cè)邊緣對(duì)稱分布有釋放舵機(jī)(2)的安 裝孔；在伺服電機(jī)(3)安裝孔和釋放舵機(jī)(2)安裝孔之間分布有平行于軀干(1)中軸線的 棘爪支座(42)安裝孔；在軀干(1)中部一側(cè)邊緣處、絲杠光杠段軸承(16)的支座安裝孔和 棘爪支座安裝孔之間，分布有舵機(jī)支座安裝孔(48)和軸承支座安裝孔(49);舵機(jī)支座安裝 孔(48)和軸承支座安裝孔(49)的分布方向均與軀干中軸線平行；在安裝孔(48)和安裝孔 (49)之間，對(duì)稱分布有轉(zhuǎn)軸支座安裝孔(50);支座安裝孔(50)關(guān)于軀干(1)中軸線對(duì)稱。
5. 如權(quán)利要求l所述一種仿生彈跳機(jī)器人，其特征在于大錐齒輪(7)固連在傳動(dòng)軸 (35)靠近復(fù)位彈簧的一端；傳動(dòng)軸另一端固連有直齒圓柱齒輪(36);直齒圓柱齒輪(36) 與大腿端部的大腿不完全齒輪(37)嚙合；
6. 如權(quán)利要求l所述一種仿生彈跳機(jī)器人，其特征在于傳動(dòng)軸(35)由軸承(44)支撐， 兩者之間為過(guò)渡配合；傳動(dòng)軸(35)軸線的延伸線穿過(guò)復(fù)位彈簧擋塊(41);并與絲杠(19) 的軸線垂直；絲杠(19)的軸線和傳動(dòng)軸(35)的軸線位于同一平面內(nèi)并與軀干(1)平行；搖 桿(10)和軀干(1)之間的距離大于大錐齒輪(7)和小錐齒輪(11)大端齒頂圓最高點(diǎn)同軀 干(1)間的距離。
7. 如權(quán)利要求l所述一種仿生彈跳機(jī)器人，其特征在于腳平板(26) —端對(duì)稱布置的8 個(gè)小圓孔，分別為支撐腿不完全齒輪(27)和小腿不完全齒輪(28)的支座固定安裝孔；腳平 板(26)的另一端有減重孔；
8. 如權(quán)利要求1所述一種仿生彈跳機(jī)器人，其特征在于支撐腿(25)由兩個(gè)相互平行板 狀連桿和與之垂直的兩個(gè)加強(qiáng)肋板(23)固連而成；兩個(gè)加強(qiáng)肋板(23)位于兩個(gè)板狀連桿 之間；在支撐腿(25)兩板狀連桿的兩端分別有轉(zhuǎn)軸鉸接孔；支撐腿(25) —端的兩板狀連 桿上有支撐腿不完全齒輪(27);支撐腿不完全齒輪的模數(shù)為l，齒數(shù)為5，分度圓直徑為8。
9. 如權(quán)利要求1所述一種仿生彈跳機(jī)器人，其特征在于a.小腿(29)亦由兩個(gè)板狀連桿和與之垂直的兩個(gè)加強(qiáng)肋板固連而成；小腿(29)兩板 狀連桿的兩端分別有轉(zhuǎn)軸鉸接孔，中部有減重孔；小腿(29) —端的兩板狀連桿上有小腿不完全齒輪(28);小腿不完全齒輪的模數(shù)為l，齒數(shù)為5，分度圓直徑為(32);b. 大腿32亦由兩個(gè)連桿和與之垂直的兩個(gè)加強(qiáng)肋板固連而成；大腿(32)兩板狀連桿 的兩端分別有轉(zhuǎn)軸鉸接孔；大腿(32) —端的一個(gè)板狀連桿上有大腿不完全齒輪(37);大腿 不完全齒輪的模數(shù)為l，齒數(shù)為13，分度圓直徑為24 ;c. 支撐腿(25)、小腿(29)和大腿(32)各桿長(zhǎng)的比例為1. 5 : 1 : 2 ;d. 支撐腿不完全齒輪(27)與小腿不完全齒輪(28)相互嚙合；大腿不完全齒輪(37)與 姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)中的直齒圓柱齒輪(36)相互嚙合；支撐腿不完全齒輪(27)與小腿不完全齒 輪28的齒數(shù)比為0. 25 ;直齒圓柱齒輪(36)與大腿不完全齒輪(37)的齒數(shù)比為1. 375。
10.如權(quán)利要求1所述一種仿生彈跳機(jī)器人，其特征在于；螺母(18) —端為平面，另一 端為圓弧面，從螺母(18)的平面端至螺母(18)的圓弧面端，依次加工有絲杠螺紋孔、螺母 支承軸孔和支撐腿轉(zhuǎn)軸(22)的鉸接孔；螺母支承軸孔軸線和支撐腿轉(zhuǎn)軸(22)鉸接孔軸線 平行，并且螺母支承軸孔軸線和支撐腿轉(zhuǎn)軸(22)鉸接孔軸線均與絲杠(19)的軸線垂直；支 撐腿轉(zhuǎn)軸(22)、小腿轉(zhuǎn)軸(31)、大腿轉(zhuǎn)軸(33)、支撐腿不完全齒輪轉(zhuǎn)軸(46)和小腿不完全 齒輪轉(zhuǎn)軸(47)的軸線相互平行。
專利摘要一種仿生彈跳機(jī)器人，伺服電機(jī)(3)固定在軀干(1)一端，其輸出軸與絲杠(19)連接；絲杠上依次套裝復(fù)位彈簧擋塊(41)、復(fù)位彈簧(38)、小錐齒輪(11)、絲杠光杠段軸承(16)、螺母(18)和絲杠螺紋段軸承(20)。通過(guò)曲柄-滑塊機(jī)構(gòu)帶動(dòng)小錐齒輪沿絲杠移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)小錐齒輪與大錐齒輪(7)嚙合與分離。釋放舵機(jī)(2)和姿態(tài)調(diào)整舵機(jī)(9)均與軀干固連。搖桿(10)兩端分別與曲柄(8)的輸出端和搖桿轉(zhuǎn)軸鉸接。大腿(32)、小腿(29)、支撐腿(25)和腳平板(26)位于軀干下方。本實(shí)用新型通過(guò)姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)改變起跳角度，通過(guò)儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)儲(chǔ)存能量，通過(guò)鎖定－釋放機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)平穩(wěn)起跳，適用于復(fù)雜環(huán)境。
文檔編號(hào)B62D57/02GK201446986SQ20092003387
公開(kāi)日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月10日
發(fā)明者劉亦洋, 楊方, 柴輝, 葛文杰, 陳曉紅, 魏敦文 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)