[發明專利]一種燃氣驅動跳躍裝置

有效

• 申請號: 201610255651.4
• 申請日: 2016-04-22
• 公開（公告）號: CN105882776B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 李兵;苗志懷;莫繼學;寧英豪;李國濤;王帥
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學深圳研究生院
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司44202
• 代理人: 朱本利

技術領域

本發明涉及一種燃氣驅動跳躍裝置。

背景技術

移動機器人可以分為三種運動方式：一種為輪式驅動，這是大多數移動機器人的驅動方式，小到各式各樣的遙控玩具機器小車或自主運行的機器小車，大到戰場上的無人戰車或星際探索中的外星表面環境探測器等；一種是履帶式驅動，該種機器人的越障能力、地形適應能力比輪式機器人要強一些，因此在一般的城市環境和野外環境都適用，但是履帶式驅動的移動速度要比輪式驅動的速度弱；還有一種是仿生爬行或步行方式，如：蛇形機器人、機器爬行動物以及各種各樣的機器昆蟲等，這些機器人一般為某種特定的應用而設計。但是輪式或履帶式機器人只能在相對平坦的地勢下工作，輪式驅動機器人在復雜地形條件下行動能力存在上限，翻越不了大尺寸障礙物，故對于凹凸不平的地形存在很大局限性。而步行或爬行等腿式機器人不但要支撐機器人重量而且還包含很多自由度，因此腿式機器人的缺點主要是動力不足和機械結構的復雜性。

跳躍機器人需要解決的核心問題之一是研制高效的跳躍裝置。目前采用彈性力驅動和氣動力驅動的跳躍裝置普遍存在傳動機構復雜，能量利用率低，跳躍高度有限與跳躍效果不理想等問題，因此短時間內難以完成實用化。由燃料氣體爆炸力驅動的跳躍機器人可以利用可燃性氣體爆炸產生的強大沖力反推地面實現跳躍，該跳躍機器人所采用的跳躍裝置沒有復雜的傳動系統，結構簡單，而且功率質量比高，能量利用效率高，能夠很好地滿足跳躍機器人的質量輕、能源攜帶方便、能量利用率高等要求。

中國專利201010275632.0公開了一種燃氣驅動彈跳機構，該機構內部采用雙活塞結構，圓柱形永磁鐵作為鎖緊機構，能實現燃爆驅動的彈跳運動，適合于用作跳躍機器人的動力來源。但是該種裝置存在結構比較復雜，拆卸不方便，采用雙活塞導致空間利用率不高，鎖緊力不高、無法檢測活塞內部壓力以及排氣孔的設置不合理等問題。

發明內容

針對現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種燃氣驅動跳躍裝置，其結構簡單、裝卸方便、燃氣純度高，具有更加優良的跳躍能力，結構上更加合理且緊湊，空間利用率更高。

為了實現上述目的，本發明提供了一種燃氣驅動跳躍裝置，其包括：

氣缸缸體，其頂端通過氣缸上蓋封閉，其底部開口，氣缸缸體與氣缸上蓋固定連接；氣缸上蓋設有排氣口和點火裝置，點火裝置位于氣缸上蓋的內側；氣缸缸體的內側壁以臺階狀下窄上寬，從上往下分別形成第一級臺階、第二級臺階、第三級臺階；排氣口由排氣電磁閥控制；

活塞，其可抽動地位于氣缸缸體內；活塞中空，其頂部開口，其底端設有進氣口，進氣口由進氣電磁閥控制；活塞的頂端設有凸臺；

至少一個彈性元件(例如活塞復位彈簧)，其頂端連接凸臺，其底端連接于第二級臺階處。

本發明中，氣缸缸體的內側壁有三級臺階，當活塞運動到行程末端，活塞凸臺與第一級臺階接觸，從而氣缸缸體帶動活塞一起向上運動；彈性元件，其頂端連接凸臺，其底端連接于第二級臺階處，當活塞到達最大行程時，活塞復位彈簧被壓縮至最大位置。

本發明燃氣驅動跳躍裝置的結構簡單緊湊，拆卸和安裝方便，空間利用率高，帶負載能力強。本發明可以用作跳躍機器人的跳躍執行機構，使跳躍機器人具有較強的越障能力。

本發明中，當一次燃爆完成再次使用該跳躍裝置時，充入的燃料氣體可以將上次殘余的氣體從燃燒室內排出，從而有效的排盡燃燒室內的廢氣，有利于保證充入氣體的純度。

本發明采用底端進氣和頂端排氣方式，可有效保證燃氣純度。

根據本發明另一具體實施方式，其進一步包括底座，底座與活塞的底部固定連接；底座上設有進氣通道，進氣通道與進氣口連接相通。

根據本發明另一具體實施方式，其進一步包括磁力鎖緊機構，磁力鎖緊機構包括環狀上磁鐵和環狀下磁鐵；環狀下磁鐵設置于底座上，環狀上磁鐵對應設置于氣缸缸體的底端。采用環形磁鐵比發明專利201010275632.0中采用的多個圓柱磁鐵具有更大的鎖緊力，進而使得燃料氣體充氣量更多，功率質量比高。同時在相同磁力情況下，環形磁鐵厚度可以更小，從而使整個裝置重量更輕。

根據本發明另一具體實施方式，氣缸缸體的側壁設有廢氣排氣孔，當凸臺與第一級臺階接觸時，廢氣排氣孔位于凸臺的上方。爆炸產生的廢氣可以從廢氣排氣孔排出。

根據本發明另一具體實施方式，氣缸缸體的側壁進一步設有空氣排氣孔，空氣排氣孔位于第一級臺階和第二級臺階之間。活塞凸臺和氣缸缸體內壁第二級臺階之間的空氣可以通過空氣排氣孔排出。