[發(fā)明專利]一種可跳躍的移動機(jī)器人

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310205386.5
• 申請日: 2013-05-29
• 公開（公告）號: CN103273477A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫漢旭;張延恒;賈慶軒;張小飛;肖寒;趙偉;程勇;褚明;陳剛
• 申請（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號: B25J5/00
• 分類號: B25J5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于移動機(jī)器人領(lǐng)域，涉及一種具有復(fù)合運(yùn)動方式的移動機(jī)器人裝置，具體來說，涉及一種通過控制可實現(xiàn)輪式平移和跳躍越障的兩輪機(jī)器人。

背景技術(shù)

兩輪機(jī)器人由于在行進(jìn)過程中具有運(yùn)動靈活、零半徑轉(zhuǎn)彎等優(yōu)點，在當(dāng)今軍事偵查領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但是在崎嶇地形上運(yùn)動能力有限，遇到障礙物往往束手無策，這就嚴(yán)重限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。跳躍機(jī)器人能越過高度超過自身幾倍的障礙物，特別適合于崎嶇不平的環(huán)境，但其在平坦路面運(yùn)動時耗能較大，不具備優(yōu)勢。為此將兩輪機(jī)器人與跳躍機(jī)器人結(jié)合起來，可充分利用二者的優(yōu)點。跳躍機(jī)器人必須先將能量儲存，然后釋放能量，轉(zhuǎn)化為機(jī)器人系統(tǒng)的重力勢能，實現(xiàn)機(jī)器人跳躍。目前跳躍機(jī)器人的能量儲存分為三類：基于彈簧的拉伸實現(xiàn)能力儲存，基于氣動的設(shè)計以及燃燒推進(jìn)的設(shè)計?；趶椈傻脑O(shè)計相比其它兩種，更加節(jié)約成本，制造相對簡單。將基于彈簧的跳躍裝置與兩輪移動機(jī)器人整合起來，同時實現(xiàn)移動和跳躍功能，具備很強(qiáng)的實用價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種可實現(xiàn)移動和跳躍的兩輪機(jī)器人，該機(jī)器人在平坦路面采用輪式移動方式前進(jìn)；遇到障礙物或溝渠時，可以通過跳躍運(yùn)動避障，且結(jié)構(gòu)和控制簡單、質(zhì)量輕、體積較小。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種可跳躍的移動機(jī)器人包括輪式移動裝置、彈簧鎖定釋放裝置、彈簧跳躍機(jī)構(gòu)、落地緩沖及姿態(tài)輔助調(diào)整機(jī)構(gòu)四部分，彈簧鎖定釋放裝置在輪式移動裝置上方，兩者通過彈簧跳躍機(jī)構(gòu)連接，落地緩沖及姿態(tài)輔助調(diào)整機(jī)構(gòu)連接在輪式移動裝置上；

所述的彈簧跳躍機(jī)構(gòu)包括左右連桿、定位齒輪組、導(dǎo)向桿、左滑塊、右滑塊、滑軌、滑塊限位架、彈簧桿、拉伸彈簧、鋼絲繩、底座；

所述的導(dǎo)軌固定于鎖定釋放裝置中央，底座固定在輪式移動裝置的支承架上；

所述的齒輪組、連桿通過螺釘可轉(zhuǎn)動連接在底座上，定位齒輪組分別與左右連桿下端固定，左右連桿上端與左右滑塊可轉(zhuǎn)動連接，左右滑塊與滑軌之間可滑動連接，滑塊限位架固定于滑軌上，兩個滑塊限位架之間距離正好為拉伸彈簧的原長；

所述的滑塊與連桿通過螺栓同軸心連接，彈簧桿穿過滑塊與連桿的裝配孔，拉伸彈簧可根據(jù)所需能量增減根數(shù)，彈簧兩端分別固定于左右彈簧桿上，鋼絲繩一端與底座中心相連，另一端穿過鎖定釋放裝置中心孔與滾筒卷制。

進(jìn)一步，所述的彈簧鎖定釋放裝置包括控制電機(jī)、控制電機(jī)基座、一對減速齒輪組、小軸、一對缺齒齒輪組、滾筒、單向軸承、導(dǎo)向桿、軸基座、底板；

所述的控制電機(jī)基座、軸基座均固定安裝在底板上，控制電機(jī)固定在控制電機(jī)基座上，軸通過軸承安裝在軸基座上；

所述的減速小齒輪與電機(jī)的輸出軸固定，減速大齒輪與減速傳動軸固定安裝，缺齒齒輪也安裝在減速傳動軸上；

所述的滾筒與滾筒齒輪安裝在傳動軸上，傳動軸與軸基座之間通過單向軸承連接，單向軸承外殼與軸基座固連，導(dǎo)向桿穿過彈簧鎖定釋放裝置底板上的通孔，其下端固定在跳躍機(jī)構(gòu)底座上。

進(jìn)一步，所述的輪式移動裝置包括輪胎、驅(qū)動電機(jī)、電機(jī)架、支承架；其中所述的驅(qū)動電機(jī)與電機(jī)架固定，電機(jī)架與支承架固定，輪胎中軸與電機(jī)輸出軸固定。

進(jìn)一步，所述的落地緩沖及姿態(tài)輔助調(diào)整機(jī)構(gòu)包含緩沖輔助架、緩沖桿、彈性籠架；其中所述的緩沖輔助架與輪胎中心同軸連接，緩沖桿安裝在緩沖輔助架上，可繞其中心轉(zhuǎn)動，彈性籠架固定在輪胎外圈上。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、具有平面移動和跳躍運(yùn)動兩種運(yùn)動方式，且跳躍結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)約尺寸。

本發(fā)明由輪式移動裝置、彈簧鎖定釋放裝置、彈簧跳躍機(jī)構(gòu)、緩沖及姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)四部分組成，其中跳躍機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、能量利用率高。利用自平衡控制系統(tǒng)，輪式移動裝置可以實現(xiàn)平面的直線運(yùn)動及零半徑轉(zhuǎn)彎，運(yùn)動靈活。跳躍過程容易控制，可分為三步：彈簧能量存儲階段、彈簧能量鎖定階段、彈簧能量釋放階段。彈簧能量存儲：利用控制電機(jī)帶動齒輪轉(zhuǎn)動，從而使?jié)L筒轉(zhuǎn)動，收卷鋼絲繩，使連桿張開，沿著滑軌移動，拉伸彈簧，實現(xiàn)彈簧能量存儲。能量鎖定階段：到達(dá)能量鎖定值時，電機(jī)停轉(zhuǎn)，保持彈簧拉伸長度。能量釋放階段：電機(jī)啟動，缺齒齒輪不再限制滾筒轉(zhuǎn)動速度，彈簧受恢復(fù)力恢復(fù)原長過程中，釋放存儲能量。跳躍原理可靠：釋放能量時，彈簧鎖定釋放裝置使上板獲得向上的速度，帶動機(jī)器人整體離地跳躍。

2、能適應(yīng)各種路況，自主調(diào)整平移和跳躍運(yùn)動。