[發(fā)明專利]一種具有翻滾和彈跳功能的機(jī)器人

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210114989.X
• 申請(qǐng)日: 2012-04-18
• 公開（公告）號(hào): CN102642575A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋光明;孫洪濤;喬貴方;張軍;葛劍;宋愛國(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: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，涉及移動(dòng)機(jī)器人，為一種具有翻滾和彈跳功能的機(jī)器人。

背景技術(shù)

目前，在移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，普遍采用輪式、履帶式和腿式機(jī)構(gòu)。輪式移動(dòng)機(jī)器人具有高速高效、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是越障能力差，不能適應(yīng)復(fù)雜地形環(huán)境；履帶式機(jī)器人有較好的環(huán)境適應(yīng)能力，設(shè)計(jì)緊湊，但存在重量大、能耗高、摩擦阻力大的缺點(diǎn)；腿式機(jī)器人機(jī)動(dòng)性能好，較好的環(huán)境適應(yīng)能力，但是，需要依靠腿交替支撐實(shí)現(xiàn)行走以及保持平衡，運(yùn)動(dòng)控制復(fù)雜并且難以越過比自身高度更高的障礙或者比自身長(zhǎng)度更長(zhǎng)的溝壑。相對(duì)于采用以上三種運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的移動(dòng)機(jī)器人，彈跳機(jī)器人可以輕松躍過數(shù)倍于自身尺寸的障礙或溝壑，具有較強(qiáng)的越障能力，但是機(jī)動(dòng)性不強(qiáng)。上述傳統(tǒng)的移動(dòng)機(jī)器人，運(yùn)動(dòng)形式單一，在運(yùn)動(dòng)過程中可能會(huì)因遇到不可預(yù)知障礙而發(fā)生傾覆，使機(jī)器人喪失移動(dòng)能力。

翻滾式機(jī)器人是一種具有新穎運(yùn)動(dòng)形式的移動(dòng)機(jī)器人，通過自身重心調(diào)整以實(shí)現(xiàn)翻滾運(yùn)動(dòng)，不存在傳統(tǒng)的移動(dòng)機(jī)器人難以解決的傾覆問題，有廣闊的應(yīng)用前景，但是，翻滾式機(jī)器人的越障能力有限。目前，對(duì)翻滾式移動(dòng)機(jī)器人的研究尚不多見，還沒有一種以翻滾移動(dòng)為主，以彈跳運(yùn)動(dòng)為輔的環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、機(jī)動(dòng)性能高的復(fù)合式移動(dòng)機(jī)器人。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足與長(zhǎng)處，本發(fā)明的目的在于提供一種具有翻滾和彈跳功能的機(jī)器人，該機(jī)器人既具有翻滾式機(jī)器人較好的適應(yīng)不平整地形的性能，又具有彈跳機(jī)器人較高的翻越溝壑或障礙的性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種具有翻滾和彈跳功能的機(jī)器人，包括機(jī)架、翻滾機(jī)構(gòu)、彈跳機(jī)構(gòu)、傳感模塊、通信控制模塊以及電源模塊，機(jī)架為左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在機(jī)架左右兩側(cè)，彈跳機(jī)構(gòu)設(shè)置在機(jī)架中部，傳感單元、通信控制單元和電源模塊設(shè)置在機(jī)身內(nèi)，傳感單元連接通信控制單元，通信控制單元的輸出連接至翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和彈跳機(jī)構(gòu)，電源模塊向傳感單元、通信控制單元和翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)供電，

所述機(jī)架包括底板、雙通隔離柱及頂板，底板和頂板通過雙通隔離柱固定連接；

所述翻滾機(jī)構(gòu)包括結(jié)構(gòu)相同的兩部分，對(duì)稱固定在底板兩側(cè)，每部分包括：翻滾直流電機(jī)、翻滾電機(jī)架、翻滾傳動(dòng)齒輪、翻轉(zhuǎn)臂固定架和翻轉(zhuǎn)臂，翻滾直流電機(jī)通過翻滾電機(jī)架固定在底板上，翻轉(zhuǎn)臂固定架固定在頂板或底板上，用于翻滾傳動(dòng)齒輪和翻轉(zhuǎn)臂的位置固定，翻轉(zhuǎn)臂一端固定連接翻滾傳動(dòng)齒輪，翻滾直流電機(jī)的輸出軸帶動(dòng)翻滾傳動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，翻滾傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動(dòng)；

所述彈跳機(jī)構(gòu)包括彈跳直流電機(jī)、彈跳電機(jī)架、減速齒輪組、傳動(dòng)齒輪、傳動(dòng)軸、至少一個(gè)拉簧、拉簧掛桿、一對(duì)彈跳上桿、一對(duì)彈跳過渡桿、過渡桿連接軸、一對(duì)彈跳下桿、下桿連接軸、拉簧架、固定架組和鋼絲繩；彈跳直流電機(jī)通過彈跳電機(jī)架固定在機(jī)架內(nèi)，固定架組包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的固定架，分別對(duì)稱固定在頂板與底板之間，所述一對(duì)彈跳上桿分別對(duì)稱鉸接在兩個(gè)固定架上，鉸接點(diǎn)位于彈跳上桿的中部，兩個(gè)彈跳上桿一端分別與拉簧掛桿的兩端固定連接，另一端分別與所述一對(duì)彈跳過渡桿的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，兩個(gè)彈跳過渡桿另一端分別套接在過渡桿連接軸兩端，所述一對(duì)彈跳下桿一端分別對(duì)稱鉸接在兩個(gè)固定架上，另一端分別套接在過渡桿連接軸兩端，下桿連接軸連接在兩個(gè)彈跳下桿與固定架的鉸接端之間，彈跳過渡桿、彈跳下桿與過渡桿連接軸的套接通過螺母軸向固定；彈跳直流電機(jī)通過減速齒輪組帶動(dòng)傳動(dòng)齒輪和傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，減速齒輪組的末端齒輪為缺齒齒輪，傳動(dòng)軸架設(shè)在頂板和底板之間，鋼絲繩一端連接傳動(dòng)軸并纏繞在傳動(dòng)軸上，另一端固接于拉簧掛桿上，拉簧兩端分別連接在拉簧掛桿和拉簧架上，拉簧架固定在機(jī)架內(nèi)，拉簧初始狀態(tài)為收縮狀態(tài)。

翻滾機(jī)構(gòu)中，所述翻滾傳動(dòng)齒輪包括第一直齒圓柱齒輪和第二直齒圓柱齒輪，翻滾直流電機(jī)輸出軸上套接第一直齒圓柱齒輪，翻轉(zhuǎn)臂固定架設(shè)有定位凸臺(tái)，翻轉(zhuǎn)臂一端設(shè)有安裝孔，第二直齒圓柱齒輪和翻轉(zhuǎn)臂的安裝孔套接在翻轉(zhuǎn)臂固定架的定位凸臺(tái)上，第一直齒圓柱齒輪與第二直齒圓柱齒輪相嚙合，以定位凸臺(tái)為軸，翻轉(zhuǎn)臂隨第二直齒圓柱齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)應(yīng)第二直齒圓柱齒輪和翻轉(zhuǎn)臂與定位凸臺(tái)的套接設(shè)有固定環(huán)及圓軸芯，通過螺絲將固定環(huán)軸向固定于翻轉(zhuǎn)臂固定架上，限制翻轉(zhuǎn)臂和第二直齒圓柱齒輪的軸向移動(dòng)；翻轉(zhuǎn)臂固定架的定位凸臺(tái)和固定環(huán)分別設(shè)有至少兩個(gè)半通孔，所述半通孔在定位凸臺(tái)和固定環(huán)上的位置對(duì)稱，所述圓軸芯一頭插在固定環(huán)的半通孔，另一頭插在定位凸臺(tái)的半通孔中，以限制固定環(huán)的軸向轉(zhuǎn)動(dòng)。

機(jī)架為上窄下寬的仿生結(jié)構(gòu)，翻滾機(jī)構(gòu)設(shè)置在寬的一端。

所述缺齒齒輪為缺少六分之一齒的齒輪。