[實用新型]一種機器人的助跳裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020206502.7
• 申請日: 2010-05-27
• 公開（公告）號: CN201710957U
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發(fā)明（設計）人: 柴輝;葛文杰;魏敦文;吳金香;樊重慶;陳鵬威
• 申請（專利權）人: 西北工業(yè)大學
• 主分類號: A63H11/06
• 分類號: A63H11/06;A63H13/02;A63H3/36;A63H3/46
• 代理公司: 西北工業(yè)大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

技術領域

本發(fā)明涉及機器人領域，具體是一種機器人的助跳裝置。

背景技術

以跳躍方式運動的機器人由于可以越過數(shù)倍甚至數(shù)十倍于自身尺寸的障礙物，特別適合于地形勘測，救援，反恐等有障礙物的復雜環(huán)境，已成為當前機器人領域的研究熱點。

最早的跳躍機器人以倒立擺作為原理模型，實現(xiàn)了簡單彈跳功能，如麻省理工的單自由度平面內連續(xù)跳躍機器人。后來人們從仿生學中得到啟示，根據(jù)動物運動機理和結構特點，研制了具有仿生功能的跳躍機器人，如美國國家航空宇航局與加利福尼亞技術學院聯(lián)合研制的仿蛙形間歇跳躍機器人，實現(xiàn)了起跳過程中質心受到地面非線性作用力的仿生功能，改善了機器人的跳躍性能，該機器人的腳部為一剛性圓盤；日本東京大學通過研究生物腿部的跳躍機理，設計了一種仿生雙足跳躍機器人，該機器人采用人工氣動肌肉作為驅動，腳部為一剛性桿件，控制較為復雜。國內哈爾濱工程大學發(fā)明了一種仿蝗蟲跳躍機器人，已獲國家專利(CN?101058036A)，該機器人的腳部為面積較小的爪片。

上述設計或發(fā)明的跳躍機器人，基本實現(xiàn)了仿生的跳躍性能。但由于對腳部進行了簡化和剛性處理，并未發(fā)揮腳部的仿生功能。腳部在動物起跳過程中，腳掌繞腳趾轉動，腳掌主要起到支撐身體的作用，而腳趾的作用是延長地面對腳部施加作用力的時間，進而延長加速過程，使質心在腳部離地瞬間獲得最大的速度，實現(xiàn)較大的跳遠距離。從仿生的角度出發(fā)，利用腳掌和腳趾在起跳過程中的功能，可進一步發(fā)揮跳躍機器人的越障優(yōu)勢。

發(fā)明內容

為克服現(xiàn)有技術中存在的對腳部進行了簡化和剛性處理，不發(fā)揮腳部的仿生功能的不足，本發(fā)明提出了一種機器人的助跳裝置。

本發(fā)明包括腿部連接桿、搖桿、連桿、支座、腳趾板和電磁鐵控制機構，其特征在于，腿部連接桿、搖桿、連桿和支座組成平行四邊形的連桿機構，該連桿機構長邊與短邊的比例為4∶3。在所述的連桿機構中，搖桿的一端通過搖桿轉軸與連桿絞接，另一端通過踝關節(jié)轉軸與支座絞接；腿部連接桿的一端通過支座轉軸與支座絞接，腿部連接桿的中部通過連桿轉軸與連桿絞接。在支座一側有與之平行的腳掌連桿，并且腳掌連桿的一端亦與踝關節(jié)轉軸絞接。在支座安裝踝關節(jié)轉軸的鉸接孔下方有用于對腳掌連桿限位的擋軸。電磁鐵控制機構由電磁鐵、擋塊、電磁鐵支座和連接體組成，位于搖桿與支座絞接處，并通過電磁鐵支座固定在搖桿的側邊上。腳趾板通過腳趾關節(jié)轉軸與腳掌連桿的一端絞接。在腳趾關節(jié)轉軸上套裝有扭簧。所述的連接體固定在電磁鐵的伸縮軸的軸端；連接體的一個表面與擋塊的外弧面配合。

所述的腿部連接桿兩端端部分別有支座轉軸的鉸接孔和與跳躍機器人固連的安裝孔。

所述的搖桿兩端均有連接孔。在與兩端連接孔垂直的側邊的一端有凸出的楔形夾塊，并且楔形夾塊的角度與高度與擋塊的截面配合。在楔形夾塊下方有電磁鐵支座的安裝孔，并且該安裝孔的中心線與搖桿兩端平面上的連接孔平行。

支座表面有兩個凸臺，并在兩個凸臺上分別有踝關節(jié)轉軸和支座轉軸的鉸接孔；兩個絞接孔之間的距離應滿足平行四邊形連桿機構長邊與短邊的比例要求。兩個絞接孔的孔心均與支座的表面平行。所述的腳趾轉軸、扭簧固定銷和踝關節(jié)轉軸的安裝孔分別在腳掌連桿表面的凸臺上。

所述的腳掌連桿一端有腳趾轉軸和扭簧固定銷的安裝孔；在腳掌連桿另一端有踝關節(jié)轉軸的安裝孔；腳趾轉軸、扭簧固定銷和踝關節(jié)轉軸的安裝孔的軸線相互平行。在踝關節(jié)轉軸安裝孔內側的腳掌連桿上有扇形缺口，扇形缺口18的兩個圓弧面的中心線與踝關節(jié)轉軸20的軸線重合；在扇形缺口同一位置的腳掌連桿側表面有凸出的連接塊。所述的腳趾轉軸、扭簧固定銷和踝關節(jié)轉軸的安裝孔分別在腳掌連桿表面的凸臺上。

所述的腳趾板的中部表面有一對凸出的扭簧固定支座，在該扭簧固定支座上有扭簧插孔。在腳趾板一端的兩側邊處有對稱凸塊，該凸塊上有腳趾關節(jié)轉軸的安裝孔。

所述的電磁鐵控制機構中的電磁鐵支座一端端頭有用于安裝電磁鐵的圓環(huán)；電磁鐵支座的中部，有用于與搖桿固定連接的安裝孔；該安裝孔的中心線與薄壁圓環(huán)的圓心平行。

所述的擋塊為弧形，弧面的半徑大于腳掌連桿一端轉軸絞接孔的外徑；擋塊外弧面與位于電磁鐵軸端的連接體的弧面配合；擋塊兩端端面的角度與形狀分別同楔形夾塊和連接塊的角度與形狀。擋塊內弧面的圓心與踝關節(jié)轉軸的中心同心。

本發(fā)明的工作過程為：