[發明專利]一種仿生撲翼與彈跳多模式運動機器人

有效

• 申請號: 201410269739.2
• 申請日: 2014-06-17
• 公開（公告）號: CN104015828A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 張軍;宋光明;楊茜;丁凱;宋愛國
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02;B64C33/02
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 王斌

技術領域

本發明涉及機械學、仿生學、機器人技術、彈跳機器人、撲翼機器人、偵查探測、環境監測，特別涉及一種仿生撲翼與彈跳多模式運動機器人。

背景技術

撲翼機器人相比于固定翼和旋翼機器人具有高效性、敏捷性和隱蔽性等優點，可執行大范圍偵察探測、安全巡檢和災后搜救等任務，在軍事和民用領域都有著良好的應用前景。但目前撲翼機器人還很難實現自主起飛，往往依靠操作者拋投或依靠起落架等輔助設備實現起飛，這限制了該類機器人的廣泛應用。目前撲翼機器人能源供應有限，連續飛行時間短，作業半徑小。在能量接近耗盡時，若能夠自主降落進行能量補給，然后自主起飛繼續執行任務，將大大提高撲翼機器人的實用價值。這種具有自主起飛和降落功能的撲翼機器人可以應用于偵查探測和環境監測等領域。自然界許多動物和昆蟲都具有彈跳運動功能，彈跳運動幫助它們捕捉獵物和躲避天敵。模仿彈跳動物和昆蟲而設計的彈跳機器人在崎嶇環境中，相比于輪式和履帶式機器人具有更強的運動能力，可以越過高于其自身高度數倍的障礙物。在環境監測中，帶有無線傳感器網絡監測節點的彈跳機器人可以彈跳到較高的位置，增強無線通信鏈路質量，提高監測網絡的穩定性，因此彈跳機器人可以作為監測節點，應用于各種偵查探測和環境監測等領域。但是目前彈跳機器人的軟著陸問題還難以解決，這限制了彈跳機器人的廣泛應用。

自然界鳥類往往依靠其腿足的彈跳和翅膀的撲動實現多模式運動，撲翼起飛可以借助彈跳蹬地提供一定的初速度和高度，更易于起飛，而彈跳運動可以借助撲翼運動實現空中姿態控制和軟著陸。

中國專利201110096245.5提出一種彈跳起飛的微型撲翼飛行器，其彈跳機構和撲翼機構獨立驅動，而撲翼運動和彈跳運動都對機器人本身的質量很敏感，這種獨立驅動系統將增加機器人的總體質量，在現有技術水平下，其實現的可行性不強。

本發明專利針對目前撲翼機器人自主起飛和彈跳機器人軟著陸等問題，并克服中國專利201110096245.5中撲翼飛行器的不足，將撲翼運動和彈跳運動綜合考慮，運用耦合設計思想，使用一套驅動系統同時實現機器人的撲翼運動和彈跳運動，能夠提供一套切實可行的撲翼與彈跳多模式運動機器人設計方法，對于這兩類機器人的實用化具有一定的幫助作用。

發明內容

技術問題??本發明所要解決的技術問題在于，克服撲翼機器人的自主起飛和彈跳機器人的軟著陸問題，設計一種仿生撲翼與彈跳多模式運動機器人。

技術方案??本發明的技術方案為：

一種仿生撲翼與彈跳多模式運動機器人，包括機架以及設置在所述機架上的彈跳機構、撲翼機構和驅動機構，其特征在于：

所述的彈跳機構包括足部、折疊機構、扭簧架子以及絞盤輪，所述的折疊機構下端與所述的足部連接，所述折疊機構的上端與所述的扭簧架子連接，在所述的扭簧架子上還設置有扭簧，該扭簧的一端與所述的折疊機構固定，扭簧的另一端與所述的扭簧架子固定，在所述的折疊機構上還連接有一驅動所述折疊機構折疊或展開的拉繩，該拉繩的另一端纏繞在所述的絞盤輪上；

所述的撲翼機構包括左右對稱的兩個翅膀機構和兩個尾翼機構，所述的翅膀機構由曲柄、球頭一、連桿、球頭二、搖桿、前緣架和翼面組成，所述曲柄和所述連桿一端通過所述球頭一連接，所述連桿的另一端和所述搖桿中部通過所述球頭二連接，所述搖桿一端鉸接安裝在所述機架上，所述搖桿的另一端安裝有所述前緣架，所述的翼面安裝在所述前緣架上；所述的尾翼機構由尾翼連接架、尾翼舵機、尾翼舵盤、尾翼拉桿、尾翼球頭、尾翼連接件、尾翼安裝架和尾翼翼面組成，所述尾翼連接架、尾翼舵機以及尾翼連接件安裝在所述機架上，所述尾翼舵盤安裝在所述尾翼舵機輸出軸上，所述尾翼拉桿一端與所述尾翼舵盤端部鉸接，所述尾翼拉桿另一端通過所述尾翼球頭與所述尾翼安裝架連接，所述尾翼安裝架與所述尾翼連接件鉸接，所述尾翼翼面安裝在所述尾翼安裝架后端部；

所述的驅動機構包括驅動電機、齒輪傳動機構以及棘輪機構，所述的齒輪傳動機構包括輸入齒輪以及與所述輸入齒輪嚙合的輸出齒輪，所述的電機輸出軸與所述輸入齒輪連接，所述的輸出齒輪包括一缺齒齒輪、與所述曲柄連接的曲柄齒輪以及與所述絞盤輪連接的絞盤輪齒輪，所述的曲柄齒輪的齒輪軸與所述的輸出齒輪傳動，在所述曲柄齒輪的齒輪軸上設置有一單向軸承，在所述的單向軸承上設置有一曲柄附齒輪，所述的曲柄附齒輪與所述缺齒齒輪無缺齒的半邊嚙合，所述絞盤輪齒輪與所述缺齒齒輪有缺齒的半邊嚙合，所述的棘輪機構包括棘輪和棘爪，所述的棘輪與所述缺齒齒輪同軸固接，所述的棘爪安裝在所述的機架上。