[發明專利]儲能可調的齒輪-五桿仿生彈跳機構

有效

• 申請號: 200910023297.2
• 申請日: 2009-07-10
• 公開（公告）號: CN101941477A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 葛文杰;柴輝;楊方;劉亦洋;魏敦文;陳曉紅
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

1.一種儲能可調的齒輪-五桿仿生彈跳機構，包括姿態調整機構、能量存儲機構和鎖定-釋放機構，分別實現姿態調整，能量儲存和控制起跳的功能，其特征在于：

a.姿態調整機構包括伺服電機(3)、姿態調整舵機(9)、絲杠(19)、復位彈簧擋塊(41)、復位彈簧(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)、傳動軸(35)、軸承(44)和一對直齒圓柱齒輪(36)和(37)；伺服電機(3)位于軀干(1)一端的端頭，并且伺服電機(3)的輸出軸軸線平行于軀干(1)的中軸線；伺服電機(3)輸出軸經聯軸器(5)與絲杠(19)連接；從絲杠(19)的光杠端至螺紋端，依次套裝有復位彈簧擋塊(41)、復位彈簧(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-滑塊機構；埋頭螺釘(14)位于小錐齒輪(11)的螺紋孔內，并在導向鍵槽(15)內滑動；小錐齒輪(11)的連接套外徑與深溝球軸承(13)內圈過盈配合；深溝球軸承(13)外圈與搖桿轉軸(12)的一端固連；搖桿轉軸(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(9)的輸出軸相連；舵機(9)通過舵機支座(24)與軀干(1)固連；

c.能量儲存機構包括軀干(1)、伺服電機(3)、聯軸器(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)、支撐腿轉軸(22)、小腿轉軸(31)、大腿轉軸(33)、支撐腿不完全齒輪轉軸(46)、小腿不完全齒輪轉軸(47)和儲能彈簧(30)；支撐腿不完全齒輪轉軸(46)和小腿不完全齒輪轉軸(47)分別固定安裝在位于腳板(26)一端的兩個支座上，并分別與支撐腿和小腿鉸接；轉軸(33)通過支座(45)與軀干(1)固連，并通過大腿不完全齒輪(37)一端的轉軸鉸接孔與大腿鉸接；螺母(18)與軀干(1)的螺母導向槽(40)滑動配合；支撐軸(21)與螺母(18)過盈配合；支撐腿轉軸(22)位于軀干(1)下方，支撐腿轉軸(22)的中部與螺母(18)上的鉸接孔過盈配合；支撐腿轉軸(22)的兩端分別與支撐腿(25)一端的鉸接孔鉸接；機器人的電控裝置(17)安裝在螺母(18)和絲杠光杠段軸承(16)之間的軀干(1)上；儲能彈簧(30)兩端分別固定在支撐腿轉軸(22)和小腿轉軸(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量摩擦角為8.5°；

e.鎖定-釋放機構包括釋放舵機(2)、撥動軸(4)、棘爪(6)、棘輪(34)、拉簧(43)和棘爪支座(42)；大腿轉軸(33)固定在軀干(1)下方并與傳動軸(35)平行，大腿轉軸(33)的軸線和傳動軸(35)的軸線所確定的平面垂直于軀干(1)；大腿(32)與大腿轉軸(33)在大腿(32)靠近軀干(1)一端鉸接；棘輪(34)固定在大腿(32)與大腿轉軸(33)鉸接端、靠近釋放舵機(2)的一側；沿絲杠(19)的軸線方向，棘爪支座(42)位于舵機(2)和棘輪(34)之間，并與軀干(1)固連；棘爪(6)與棘爪支座(42)通過轉軸鉸接；棘爪(6)的一端與棘爪支座(42)間連接有拉簧(43)；棘爪(6)另一端位于撥動軸(4)的下方并與撥動軸接觸；撥動軸(4)與釋放舵機(2)輸出軸固連；釋放舵機(2)固連在軀干(1)一端的邊緣處。

2.如權利要求1所述一種儲能可調的齒輪-五桿仿生彈跳機構，其特征在于姿態調整機構中的小錐齒輪(11)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)與聯軸器(5)連接端為無螺紋的光杠段，其長度為絲杠長度的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向鍵槽(15)；導向鍵槽(15)的一端與復位彈簧擋塊(41)相鄰；導向鍵槽(15)的長度略大于小錐齒輪(11)為實現與大錐齒輪(7)嚙合/分離所要沿光杠段移動的距離；