[發明專利]一種雙足間歇式跳躍機器人

有效

• 申請號: 201810400551.5
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108583709B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 魏承;谷海宇;董曉;王萍萍;趙陽
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 孟憲會

一種雙足間歇式跳躍機器人，它涉及跳躍機器人機械系統設計領域。本發明解決了現有的跳躍機器人存在結構和控制復雜，效率低下，成本高的問題。本發明的電動機、減速器和電機固定板由上至下順次連接，驅動系統安裝在軀干上部，軀干包括上軀干、下軀干和多個支撐柱，上軀干通過多個支撐柱與下軀干固接，腰部的兩個腰部單元分別位于軀干左右兩側，驅動系統中位于中間位置的驅動單元驅動直齒輪傳動系統帶動兩個腰部單元實現轉動，腿部的兩個腿部單元分別位于腰部兩側，每個腿部單元均為連桿機構，驅動系統中位于兩側的驅動單元驅動錐齒輪傳動系統帶動兩個腿部單元實現跳躍。本發明能夠實現一個電動機帶動多個自由度，提高了能量利用率。

技術領域

本發明涉及跳躍機器人機械系統設計領域,具體涉及一種雙足間歇式跳躍機器人。

背景技術

跳躍機器人利用跳躍運動前進，其越障、適應復雜地形地貌及有效承載能力強，易小型化，在行星表面的低、微重力環境下其移動能力具有明顯優勢，特別適合用作星面探測機器人或子母式探測車的子體探測系統。

根據跳躍方式不同，跳躍機器人可分為連續式和間歇式跳躍兩種。間歇式跳躍機器人較連續式跳躍機器人具有更強的實用性，目前用于行星探測的跳躍機器人多為間歇式跳躍方式。間歇式跳躍機器人不需要時刻保持對機器人位姿的絕對控制，而是進行分段控制，即能量存儲裝置觸發后，位姿調整在各個階段獨立進行，這種方式簡化了機器人控制過程。

傳統跳躍機器人驅動方式多為“電機+彈簧”驅動，實現跳躍主要依靠于釋放儲存在彈性元件中的能量，而彈性元件的能量遞減特性以及釋放裝置的不穩定性，使得系統控制復雜、效率低下且儲能系統結構復雜。

綜上所述，現有的跳躍機器人存在結構和控制復雜，效率低下，成本高的問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有的跳躍機器人存在結構和控制復雜，效率低下，成本高的問題，進而提供一種雙足間歇式跳躍機器人。

本發明的技術方案是：

一種雙足間歇式跳躍機器人，它包括軀干、腰部、腿部、驅動系統、直齒輪傳動系統和錐齒輪傳動系統，驅動系統包括三個驅動單元，每個驅動單元包括電動機、減速器和電機固定板，電動機、減速器和電機固定板由上至下順次連接，驅動系統安裝在軀干上部，軀干包括上軀干、下軀干和多個支撐柱，上軀干通過多個支撐柱與下軀干固接，腰部的兩個腰部單元分別位于軀干左右兩側，驅動系統中位于中間位置的驅動單元驅動直齒輪傳動系統帶動兩個腰部單元實現轉動，腿部的兩個腿部單元分別位于腰部兩側，每個腿部單元均為連桿機構，驅動系統中位于兩側的驅動單元驅動錐齒輪傳動系統帶動兩個腿部單元實現跳躍。

進一步地，直齒輪傳動系統包括三個直齒輪，三個直齒輪的上端面分別與三個電機固定板固接，三個直齒輪中位于中間直齒輪分別與兩側直齒輪相嚙合，兩側直齒輪分別套裝在兩個腰部單元上，兩側直齒輪帶動兩個腰部單元在水平面內實現轉動。

進一步地，每個腰部單元包括第一髖關節、第二髖關節和兩個第三髖關節，第一髖關節和第二髖關節平行設置，兩個第三髖關節沿豎直方向對稱設置在第一髖關節和第二髖關節之間，第一髖關節的上部設有用于支撐兩側直齒輪的臺肩，第一髖關節插裝在上軀干內，第一髖關節通過軸承與上軀干轉動連接，第二髖關節插裝在下軀干內，第二髖關節通過軸承與下軀干轉動連接。

進一步地，錐齒輪傳動系統包括兩個錐齒輪傳動單元，每個錐齒輪傳動單元包括第一延長軸、第一擋板和錐齒輪組，錐齒輪組包括第一錐齒輪、第二錐齒輪和第三錐齒輪，第一延長軸的一端穿過第一髖關節并與兩側減速器輸出軸連接實現傳動，第一延長軸的另一端嵌入第一錐齒輪內并通過鍵傳動，第一錐齒輪的左右兩端分別與第二錐齒輪和第三錐齒輪相嚙合，第二錐齒輪和第三錐齒輪的軸端分別插裝在兩個第三髖關節內并通過軸承與兩個第三髖關節轉動連接，第一延長軸的軸端處設有第一擋板，第一擋板通過螺釘與第一延長軸固接。