[實用新型]仿生跳蚤跳躍機構

有效

• 申請號: 201320339070.0
• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN203294225U
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 王俊;陳勇
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

??本發明涉及一種仿生跳蚤跳躍機構，屬于機電領域，用于仿生跳躍機構的開發研究。

背景技術

???隨著人類科學技術的飛躍發展，對于運動仿生學機構的需要也日益迫切。以行走，奔跑，爬行功能為主，跳躍功能為輔的運動仿生學機構將是仿生機器人的重點發展方向。?

???從人們探索仿生足式機構到現在，對于一些基本的功能如行走，奔跑，爬行的研究已日趨成熟。如日本最新研制的機器狗可以熟練的模仿狗的步行姿態，美國極力開發的一款類人機器人完全模擬了人的腿部動作。

???根據科學家聲明：“傳統的微型輪式或普通的腿足機器人只能克服一些簡單的障礙；當遇到復雜的地形危險的障礙時，那么跳躍無疑是唯一的方式了。”所以說，在保證原有基本可行的條件下，合理的改善跳躍這一項功能，不但是對運動仿生學的重大突破，更是對足式機器人未來憧憬的展望。

???根據某媒體報道，瑞士科學家最近也已設計出一種雙腿微型機器人仿照蚱蜢，草蜢，蟋蟀的機制來存儲能量，完成生理跳躍功能；不僅如此，國內哈爾濱工業大學在對蝗蟲跳躍特性的分析中也做出了卓越的貢獻。

???目前技術行當上有多種類型的跳躍機構。現有的如利用氣缸做儲力源，通過壓縮空氣產生反推進了帶動機構向上跳躍；再有超越離合器與齒形帶等裝置作為傳動機構，滑塊通過傳動裝置在電機的驅動下可以在導軌上運動，雙腿則在滑塊的驅動下進行伸展與收縮從而完成跳躍動作；還有則利用伸縮彈性體加凸心輪結構。但這些跳躍機構在實用性，可靠性方面都存在一些問題。例如驅動裝置過于繁雜，笨重；動力源不足，效率低；單次循環無法自我恢復等等。這些缺點導致了其實用性，可靠性大大降低，完全沒達到預期效果。

???如果能設計出一種既靈巧輕便，又能量充足，還可自我恢復的仿生跳躍機構（仿跳蚤），這樣便簡化了結構，并改掉了現有機構的缺點，真實模擬了生物的運動機理和力學特性。

發明內容

本發明的目的在于針對已有跳躍機構存在的缺陷，提供一種仿生跳蚤跳躍機構，結構簡單，靈巧輕便，轉換效率高，可自我恢復進行循環跳躍。

為達到上述目的，本發明的構思是：

該跳躍機構工作方式唯一：如圖1~5，當充滿電的微型電池給電機通電后，電機裝置上的小齒輪帶動齒輪旋轉，經過一系列傳動比之后，促使凸輪緩緩旋轉，在旋轉的同時由于凸輪半徑在逐漸變長，致使其向下壓緊第1框架桿，第1框架桿與扭矩彈簧一端緊貼住，因此演變為壓縮扭矩彈簧；與此同時，在平行四連桿機構的相互制約中，第3框架桿與第5框架桿間的夾角也同步變小，當凸輪旋轉到極限位置即最長半徑時，則扭矩彈簧被壓縮都到最繃緊狀態，此時蓄力值達到最大。在凸輪轉到與框架脫離的一刻，存儲在彈簧中的能量被瞬間釋放，牽引連桿產生非常高的加速度，使整個機構向前向上跳躍。在下降接觸地面的時候，底部的彈性底板可有效的緩沖避震，保持平衡。

根據上述發明構思，本發明采用下述技術方案：

一種仿生跳蚤跳躍機構，包括一個變速箱體裝置、四級減速齒輪、雙四連桿機構、借力儲能機構和兩個電機，其特征在于：四級減速齒輪和兩個電機都安裝在變速箱體裝置上，變速箱體裝置下方銜接雙四連桿機構，所述借力儲能機構中的一個扭矩彈簧嵌繞于雙四連桿機構的頂端，并一端頭固定于箱體裝置中，而其一個彈性底板連接在雙四連桿機構的底部。

所述變速箱體裝置包括一個玻璃防塵罩、一塊直角梯形檔板、一根大徑連接軸、一個卡槽、三個傳動齒輪的軸、一個凸輪軸、一根連桿軸、電機甲和電機乙。所述直角梯形檔板借由模具刻壓出所述卡槽用來嵌入所述扭轉彈簧的一端頭。所述玻璃防塵罩通過所述大徑連接軸由螺紋擰緊于直角梯形擋板上，同時，大徑連接軸作為整個機構的支撐中心而根據需要銜接到外部件上；所述電機甲和電機乙通過螺母螺釘的配合固定在直角梯形擋板上；所述齒輪中軸、凸輪軸以及連桿軸全部垂直焊接在直角梯形擋板上，依據四級減速齒輪尺寸的大小確定所述各軸的位置。

所述四級減速齒輪包括兩個相同的聚甲醛第一第二小齒輪、兩個聚甲醛第一第二略大齒輪、一個聚甲醛大齒輪、一個聚甲醛第三小齒輪、一個聚甲醛最大齒輪和一個凸輪，第一略大齒輪和第一小齒輪，第二略大齒輪和第二小齒輪，大齒輪和第三小齒輪是三組并攏制成的梯形齒輪，分別嵌套在所述三個傳動齒輪的中軸上，所述最大齒輪和凸輪用鍵連接保持相對固定，嵌套在凸輪軸上；四級齒輪之間相互嚙合,電機甲驅動第一略大齒輪而帶動第一小齒輪；第一小齒輪傳動第二略大齒輪繼而帶動第二小齒輪，依次類推，最后傳遞給凸輪，從而實現聯動減速。