一種仿生青蛙電動(dòng)機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種跳躍型機(jī)器人，特別是涉及一種仿生青蛙電動(dòng)機(jī)器人，屬于探測類機(jī)械設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]野外環(huán)境中的探測與救援活動(dòng)，強(qiáng)度大，環(huán)境危險(xiǎn)系數(shù)大，使用機(jī)器人技術(shù)代替人力是一個(gè)很好的發(fā)展方向，仿生機(jī)器人又是其中的熱門方向，跳躍式機(jī)器人面對(duì)障礙復(fù)雜的野外環(huán)境很有優(yōu)勢(shì)；而青蛙跳躍具有爆發(fā)性強(qiáng)、距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，能夠輕松越過障礙，并且具有很好的環(huán)境適應(yīng)性。其生物體結(jié)構(gòu)和行為方式合理、靈活、高效?；趯?duì)青蛙生物特征和跳躍運(yùn)動(dòng)機(jī)理的分析，對(duì)于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，提出了一種面向跳躍運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)模型，并進(jìn)行仿生青蛙的設(shè)計(jì)。青蛙前肢簡化為一個(gè)主動(dòng)肩關(guān)節(jié)和一個(gè)被動(dòng)肘關(guān)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)其著陸支撐緩沖和姿態(tài)調(diào)整的功能。后肢采用四桿機(jī)構(gòu)作為腿部主體，并增加腳掌以保證其穩(wěn)定性。后肢通過電機(jī)控制實(shí)現(xiàn)跳躍動(dòng)作，具有較大的可行性，后肢五桿機(jī)構(gòu)具有與青蛙跳躍時(shí)相識(shí)的力學(xué)規(guī)律，從而實(shí)現(xiàn)很好的跳躍功能。我們?cè)O(shè)計(jì)的仿生青蛙，運(yùn)用了跳躍的運(yùn)動(dòng)方式，能夠適應(yīng)不同地表，實(shí)現(xiàn)跨越溝渠和障礙，可在室外復(fù)雜環(huán)境中運(yùn)動(dòng)，具有良好的應(yīng)用前景。
[0003]現(xiàn)有的一般的仿生青蛙，其驅(qū)動(dòng)跳躍的發(fā)力機(jī)構(gòu)一般是直接驅(qū)動(dòng)后腿，本機(jī)構(gòu)則是通過仿青蛙機(jī)構(gòu)軀干上的蓄能彈簧來驅(qū)動(dòng)后腿機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)較新穎。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一種仿生青蛙電動(dòng)機(jī)器人，包括后腿跳躍機(jī)構(gòu)、前腿減震機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、滑塊機(jī)構(gòu)和軀干支架組成，其特征在于:所述的后腿跳躍機(jī)構(gòu)通過銷釘與滑塊機(jī)構(gòu)的前后腿連接塊相連接，銷釘軸線與滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊運(yùn)動(dòng)方向相垂直；后腿搖桿一通過銷釘與軀干支架的后腿連接塊相連，銷釘中心軸線與滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊運(yùn)動(dòng)方向垂直；所述的前腿機(jī)構(gòu)通過銷釘與軀干支架的前腿連接塊相連，銷釘?shù)妮S線與滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊移動(dòng)方向垂直；前腿機(jī)構(gòu)通過銷釘和軀干支架的前后腿連接塊相連，銷釘?shù)妮S線與滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊移動(dòng)方向垂直；所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為二級(jí)減速裝置，第一級(jí)為錐齒輪減速，第二級(jí)為直齒圓柱齒輪減速，高速軸和低速軸均通過軸承座固定在軀干支架的軀干側(cè)板上，齒條通過緊定螺栓固定在滑塊橫梁上，齒條長度方向上與滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊橫梁垂直；所述滑塊機(jī)構(gòu)的兩個(gè)滑塊對(duì)稱地分別布置在左右滑桿上，滑塊中心孔軸線與滑桿軸線共線，蓄能彈簧套在滑桿上置于滑塊和前腿固定塊之間。
[0005]所述的后腿跳躍機(jī)構(gòu)包括后腿腳掌、腳掌連接桿、后腿搖桿三、后腿連桿、后腿搖桿一、后腿減震器、后腿搖桿二，所述的后腿腳掌通過銷釘與腳掌連接桿相連接；所述的腳掌連接桿通過銷釘與后腿連桿連接；所述的后腿搖桿三通過銷釘與后腿搖桿一相連接，通過銷釘與后腿連桿相連接，通過銷釘與前后腿連接塊連接；所述的后腿連桿通過銷釘與后腿搖桿二相連接；所述的后腿搖桿一通過銷釘與軀干支架的后腿連接塊相連接；所述的后腿減震器通過銷釘與后腿腳掌連接，通過套環(huán)與后腿連桿相連接。
[0006]所述的前腿減震機(jī)構(gòu)包括:前腿腳掌、彈簧式緩沖器內(nèi)管、彈簧式緩沖器外管、前腿短連桿、前腿長連桿，所述的前腿腳掌通過銷釘與彈簧式緩沖器內(nèi)管相連接，通過銷釘與前腿短連桿相連接；所述的彈簧式緩沖器外管通過銷釘與前腿短連桿相連接；所述的前腿短連桿通過銷釘與軀干支架的前腿固定塊相連接；所述的前腿長連桿通過銷釘與前腿短連桿相連接，通過銷釘與前后腿連接塊連接。
[0007]所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括:伺服電機(jī)、高速錐齒輪、低速錐齒輪、高速圓柱齒輪、低速圓柱齒輪、不完全齒輪、齒條、高速軸、低速軸，所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為二級(jí)減速裝置，第一級(jí)為錐齒輪減速，第二級(jí)為直齒圓柱齒輪減速；所述的伺服電機(jī)通過螺栓固定在電機(jī)座上；所述的高速錐齒輪通過鍵與伺服電機(jī)的電機(jī)軸相連；所述的低速錐齒輪通過鍵與高速軸相連接，高速錐齒輪中心軸線與低速錐齒輪的中心軸線相互垂直；所述的高速圓柱齒輪通過鍵與高速軸連接；所述的低速圓柱齒輪通過鍵與低速軸連接，高速圓柱齒輪中心軸線和低速圓柱齒輪的中心軸線相互平行，高速圓柱齒輪端面與低速圓柱齒輪端面在一個(gè)平面上；所述的不完全齒輪通過鍵固定在低速軸上；所述的齒條則通過緊定螺栓固定在滑塊橫梁上且與不完全齒輪軸線方向相垂直；所述的高速軸通過軸承座固定在軀干支架的軀干側(cè)板上；所述的低速軸通過軸承座固定在軀干支架的軀干側(cè)板上。
[0008]所述的滑塊機(jī)構(gòu)包括:滑塊、滑塊橫梁、彈簧、前后連接塊，所述的滑塊通過其自身的中心孔套在滑桿上，滑塊移動(dòng)方向與滑桿的中心軸線相重合；所述的滑塊橫梁通過螺栓與兩側(cè)的滑塊相連接；所述的彈簧套在滑桿上；所述的前后腿連接塊通過螺栓與滑塊固定，通過銷釘與前腿長連桿連接，通過銷釘與后腿搖桿三相連接。
[0009]所述的軀干支架包括:前腿上橫梁、前腿下橫梁、后腿上橫梁、后腿下橫梁、前腿固定塊、后腿固定塊、滑桿、肖U腿連接塊、后腿連接塊、肖U連接板、后連接板、電機(jī)座、軸承座、軀干側(cè)板、軀干側(cè)板連接塊，所述的前腿上橫梁通過螺栓與前腿固定塊相連接；所述的前腿下橫梁通過螺栓與前腿固定塊和前腿連接塊相連接，通過螺栓與前連接板相連接；所述的后腿上橫梁過螺栓與后腿固定塊相連接；所述的后腿下橫梁通過螺栓與后腿固定塊和后腿連接塊相連接，通過螺栓和后連接板相連；所述的滑桿兩端分別插在前腿固定塊和后腿固定塊的圓柱型孔槽里；所述的軀干側(cè)板通過螺栓與前連接板相連接，通過螺栓與后連接板相連接；所述的電機(jī)座通過螺栓與軀干側(cè)板連接塊連接；所述的軸承座通過螺栓與軀干側(cè)板連接。
[0010]進(jìn)一步的，所述的后腿減震器可通過螺桿自由的調(diào)整后腿跳躍結(jié)構(gòu)的仰角。
[0011]進(jìn)一步的，所述的彈簧應(yīng)與前腿固定塊和滑塊采用勾孔連接配合安裝。
[0012]由于本發(fā)明采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)本發(fā)明通過采用跳躍的運(yùn)動(dòng)方式，使其能夠適應(yīng)不同地表，實(shí)現(xiàn)跨越溝渠和障礙，可在室外復(fù)雜環(huán)境中運(yùn)動(dòng)，具有良好的應(yīng)用前景；(2)現(xiàn)有的一般的仿生青蛙，其驅(qū)動(dòng)跳躍的發(fā)力機(jī)構(gòu)一般是直接驅(qū)動(dòng)，本發(fā)明則是通過仿青蛙軀干支架上的蓄能彈簧來驅(qū)動(dòng)后腿機(jī)構(gòu)。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的三維立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明另一角度的三維立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3為本發(fā)明中后腿減震器的三維立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4為本發(fā)明中后腿固定塊的三維立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖5為本發(fā)明中滑塊的三維立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:1_彈簧式緩沖器外管；2_彈簧式緩沖器內(nèi)管；3_前腿腳掌；4_前腿短連桿；5_前腿長連桿；6_后腿腳掌；7_腳掌連接桿；8_后腿減震器；9_后腿搖桿三；10_前后腿連接塊；11-后腿連桿；12-后腿搖桿二 ； 13-后腿連接塊；14-后腿搖桿一 ；15-后腿上橫梁；16-后腿下橫梁；17-后腿固定塊；18-伺服電機(jī)；19_電機(jī)座；20_滑桿；21_滑塊橫梁；22_滑塊；23_軸承座；24_低速圓柱齒輪；25_低速軸；26_蓄能彈簧；27_前腿上橫梁；28-前腿固定塊；29_前腿連接塊；30_齒條；31_前腿下橫梁；32_不完全齒輪；33_軀干側(cè)板；34_高速錐齒輪；35_低速錐齒輪；36_高速圓柱齒輪；37_軀干側(cè)板連接塊；38_軀干側(cè)板固定座；39_高速軸。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，在此發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0020]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，一種仿生青蛙電動(dòng)機(jī)器人，包括后腿跳躍機(jī)構(gòu)、前腿減震機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、滑塊機(jī)構(gòu)和軀干支架。后腿機(jī)構(gòu)通過銷釘與滑塊機(jī)構(gòu)的前后腿連接塊10相連接，以實(shí)現(xiàn)前腿和后退的聯(lián)動(dòng)動(dòng)作，銷釘軸線與滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊運(yùn)動(dòng)方向相垂直。后腿搖桿一 14通過銷釘與軀干支架的后腿連接塊13相連，銷釘中心軸線與滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊運(yùn)動(dòng)方向垂直。前腿機(jī)構(gòu)通過銷釘與軀干支架的前腿連接塊29相連，銷釘?shù)妮S線與滑塊22移動(dòng)方向垂直，前腿機(jī)構(gòu)通過銷釘和軀干支架的前后腿連接塊10相連，以實(shí)現(xiàn)前腿和后退的聯(lián)動(dòng)動(dòng)作，銷釘?shù)妮S線與滑塊22移動(dòng)方向垂直。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為二級(jí)減速裝置，第一級(jí)為錐齒輪減速，第二級(jí)為直齒圓柱齒輪減速，高速軸39和低速軸25均通過軸承座23固定在軀干支架的軀干側(cè)板33上，齒條30通過緊定螺栓固定在滑塊橫梁21上，齒條30長度方向上與滑塊橫梁21垂直，從而使齒條30能和不完全齒輪32實(shí)現(xiàn)間歇配合?；瑝K機(jī)構(gòu)的兩個(gè)滑塊22對(duì)稱地分別布置在左右滑桿20上，滑塊22中心孔軸線與滑桿20軸線共線，蓄能彈簧26套在滑桿20上置于滑塊22和前腿固定塊28之間，從而使前腿減震機(jī)構(gòu)和后腿跳躍機(jī)構(gòu)配合完成跳躍動(dòng)作。
[0021]后腿跳躍機(jī)構(gòu)包括:后腿腳掌6、腳掌連接桿7、后腿搖桿三9、后腿連桿11、后腿搖桿一 14、后腿減震器(8)、后腿搖桿二 12。后腿腳掌6通過銷釘與腳掌連接桿7相連接。腳掌連接桿7通過銷釘與后腿連桿11連接，后腿連桿11可以以銷釘為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。后腿搖桿三9通過銷釘與后腿搖桿一 14相連接，通過銷釘與后腿連桿11相連接，通過銷釘與前后腿連接塊10連接，后腿搖桿三9的擺動(dòng)帶動(dòng)后腿跳躍機(jī)構(gòu)的上下左右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也和前腿減震機(jī)構(gòu)形成聯(lián)動(dòng)。后腿連桿11通過銷釘與后腿搖桿二 12相連接，限定了后腿跳躍機(jī)構(gòu)的跳躍幅度和起跳蓄力的大小。后腿搖桿一 14通過銷釘與軀干支架的后腿連接塊13相連接。后腿減震器8通過銷釘與后腿腳掌6連接，通過套環(huán)803與后腿連桿11相連接，用于調(diào)節(jié)后腿的仰角且緩沖跳躍帶來的震動(dòng)。
[0022]前腿減震機(jī)構(gòu)包括:前腿腳掌3、彈簧式緩沖器內(nèi)管2、彈簧式緩沖器外管1、前腿短連桿4、前腿長連桿5。前腿腳掌3通過銷釘與彈簧式緩沖器內(nèi)管2相連接，通過銷釘與前腿短連桿4相連接，用于實(shí)現(xiàn)前腿減震機(jī)構(gòu)的擺動(dòng)。彈簧式緩沖器外管1通過銷釘與前腿短連桿4相連接，起到前腿起跳和著地的過程中的減震作用。前腿短連桿4通過銷釘與軀干支架的前腿固定塊28相連接。前腿長連桿5通過銷釘與前腿短連桿4相連接，通過銷釘與前后腿連接塊10連接，用于前后腿的聯(lián)動(dòng)。
[0023]傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括:伺服電機(jī)18、高速錐齒輪34、低速錐齒輪35、高速圓柱齒輪36、低速圓柱齒輪24、不完全齒輪32、齒條30、高速軸39、低速軸25，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為二級(jí)減速裝置，第一