[發(fā)明專利]一種連續(xù)跳躍的彈跳機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210003779.3
• 申請(qǐng)日: 2012-01-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102556193A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張軍;宋光明;喬貴方;李臻;葛劍;王愛(ài)民;宋愛(ài)國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): B62D57/02
• 分類號(hào): B62D57/02
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 奚幼堅(jiān)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及彈跳機(jī)器人，特別涉及一種具有連續(xù)跳躍功能的彈跳機(jī)器人，屬于傳感器和自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

移動(dòng)機(jī)器人發(fā)展所要解決的一個(gè)突出問(wèn)題是運(yùn)動(dòng)地形適應(yīng)能力的提升。輪式機(jī)器人和履帶式機(jī)器人在遇到較自身尺寸大的障礙物或溝壑時(shí)往往不能順利通過(guò)或者運(yùn)動(dòng)效率低；步行和爬行機(jī)器人自由度多、控制復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)緩慢，遇到較大障礙物或溝壑時(shí)同樣無(wú)能為力；彈跳機(jī)器人具有運(yùn)動(dòng)范圍大、越障能力強(qiáng)和躲避危險(xiǎn)快等特點(diǎn)，能夠增強(qiáng)機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)能力，克服地面崎嶇和障礙物阻擋帶來(lái)的困難，但仍存在技術(shù)缺陷。目前對(duì)彈跳機(jī)器人的研究除了使用不同的工作原理提高彈跳高度外，主要集中在如何能夠使機(jī)器人能夠連續(xù)跳躍運(yùn)動(dòng)。這就涉及到機(jī)器人的落地自復(fù)位、調(diào)節(jié)起跳方向和起跳角度。本申請(qǐng)人的發(fā)明專利200910263292.7中介紹了一種具有彈跳運(yùn)動(dòng)功能的機(jī)器人，但是其不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)跳躍功能，同時(shí)其彈跳機(jī)構(gòu)使用兩個(gè)凸輪驅(qū)動(dòng)兩個(gè)大腿動(dòng)作，這對(duì)機(jī)器人零件的加工精度和安裝要求都比較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種具有連續(xù)跳躍功能的彈跳機(jī)器人。在傳感器模塊、控制模塊和電源模塊的配合下，該機(jī)器人使用一個(gè)彈跳機(jī)構(gòu)完成彈跳功能；使用另一個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)完成落地自復(fù)位、起跳方向和角度調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的連續(xù)跳躍運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種連續(xù)跳躍的彈跳機(jī)器人，其特征在于：包括機(jī)架、彈跳機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、傳感控制模塊和電池，機(jī)架用于安裝固定彈跳機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、傳感控制模塊和電池；彈跳機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)彈跳機(jī)器人的站立和彈跳；調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用于彈跳機(jī)器人落地跌倒后自復(fù)位和起跳方向及角度的調(diào)節(jié)；傳感控制模塊感知彈跳機(jī)器人的姿態(tài)、朝向以及彈跳機(jī)構(gòu)中凸輪和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中桿腿的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，控制彈跳機(jī)器人的動(dòng)作并與遠(yuǎn)程遠(yuǎn)程終端無(wú)線通信，上傳傳感器數(shù)據(jù)和接收遠(yuǎn)程終端的命令，同時(shí)顯示彈跳機(jī)器人的工作狀態(tài)；電池為彈跳機(jī)器人提供電能；其中：

機(jī)架包括前端面、左端面、右端面和骨架，左、右端面固定在前端面兩側(cè)，骨架固定在左、右端面之間；

彈跳機(jī)構(gòu)包括直流電機(jī)、電機(jī)架、減速齒輪組、凸輪、軸承、大腿、扭力彈簧、小腿和大腿輔助腿；直流電機(jī)通過(guò)電機(jī)架固定在前端面內(nèi)側(cè)，直流電機(jī)的輸出軸上設(shè)有齒輪，該齒輪與減速齒輪組依次嚙合傳動(dòng)連接，減速齒輪組的末級(jí)齒輪與凸輪同軸；設(shè)置一置于機(jī)架左、右端面之間的大腿，大腿的頂端設(shè)置一軸承，該軸承外環(huán)與凸輪外輪廓相切，在機(jī)架的左、右端面之間固定連接一支軸，該支軸穿過(guò)大腿上部設(shè)置的鉸支孔構(gòu)成鉸支連接，支軸上設(shè)有扭力彈簧，扭力彈簧的一個(gè)力臂抵壓在大腿上，另外一個(gè)力臂抵壓在機(jī)架上，大腿的末端分叉，分別與兩根平置于地面、呈“八”字形的小腿鉸支連接，兩根小腿前端連接在一起，設(shè)置一大腿輔助腿，其兩端分別與機(jī)架前端面及兩根小腿的前端鉸支連接，凸輪表面設(shè)有黑白相間的碼盤(pán)標(biāo)記；

調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括直流電機(jī)、電機(jī)架、桿腿和配重，直流電機(jī)通過(guò)電機(jī)架固定在前端面外側(cè)并位于機(jī)架左、右端面之間的中點(diǎn)，直流電機(jī)輸出軸與前端面垂直，桿腿的上端與電機(jī)輸出軸固定連接，配重固定在桿腿的下部，桿腿的長(zhǎng)度不小于直流電機(jī)輸出軸距離地面的高度，桿腿上設(shè)有黑白相間的傳感標(biāo)記；

傳感控制電路模塊包括穩(wěn)壓?jiǎn)卧顟B(tài)指示單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、無(wú)線通信單元、控制處理單元、三軸加速度傳感器、指南針傳感器和兩個(gè)紅外傳感器；穩(wěn)壓?jiǎn)卧顟B(tài)指示單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、無(wú)線通信單元和控制處理單元集成在一個(gè)電路板上，安裝在左端面內(nèi)側(cè)，三軸加速度傳感器和指南針傳感器集成在另一個(gè)電路板上，安裝在小腿和大腿輔助腿的連接處，檢測(cè)機(jī)器人的加速度，加速度數(shù)據(jù)通過(guò)控制單元的處理器處理得到機(jī)器人的姿態(tài)角，從而可以辨別機(jī)器人站立、向左側(cè)跌倒、向右側(cè)跌倒以及向前側(cè)跌倒等狀態(tài)；指南針傳感器可以檢測(cè)機(jī)器人當(dāng)前的朝向；一個(gè)紅外傳感器安裝在機(jī)架左端面上，朝向正對(duì)凸輪表明粘貼的黑白相間的碼盤(pán)，通過(guò)控制處理單元計(jì)算紅外傳感器的數(shù)據(jù)，從而可以得到凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)的位置；另外一個(gè)紅外傳感器安裝在機(jī)器人右端面頂端，其位置在機(jī)器人左右對(duì)稱面上，通過(guò)桿腿上黑白相間的傳感標(biāo)記檢測(cè)桿腿的擺動(dòng)，當(dāng)需要桿腿回到默認(rèn)位置時(shí)，該紅外傳感器可以用于檢測(cè)桿腿擺動(dòng)到指向機(jī)器人正上方的位置；穩(wěn)壓?jiǎn)卧獮閭鞲锌刂齐娐纺K提供電源，電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元在控制處理單元的控制下，驅(qū)動(dòng)彈跳機(jī)構(gòu)及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，狀態(tài)指示單元可以顯示機(jī)器人當(dāng)前的工作和無(wú)線通信狀態(tài)，無(wú)線通信單元可以與遠(yuǎn)程終端進(jìn)行無(wú)線通信，上傳傳感器數(shù)據(jù)和接收控制命令，控制處理單元可以控制直流電機(jī)動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)彈跳機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)完成相應(yīng)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人連續(xù)運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果：??