[發明專利]一種仿貓跳躍機器人

有效

• 申請號: 201810476101.4
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108556956B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 孟非;劉華欣;范徐笑;明愛國;黃強;何澤文;王磊;張潤明;康儒
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 仇蕾安;楊志兵

本發明涉及仿生機器人技術領域，具體涉及一種跳躍機器人。一種仿貓跳躍機器人，它包括：軀干機構、檢測控制機構以及安裝在軀干機構前后部的前腿跳躍機構、后腿跳躍機構；前腿跳躍機構與后腿跳躍機構結構組成相同，設計時參考哺乳動物的四肢結構，采用三段兩個關節，分別使用伺服電機和直流電機驅動兩個關節，以實現腿部的靈活運動；同時，本發明仿照真實動物的肌腱設計了帶有彈性部件的四連桿機構，彈簧在機器人跳躍及奔跑過程中起到了緩沖和助力的作用，并且可以通過蓄力來實現跳躍瞬間的爆發力釋放，提升了機器人的跳高及跳遠性能，同時提高了對能量的利用效率。

技術領域

本發明涉及仿生機器人技術領域，具體涉及一種跳躍機器人。

背景技術

腿足機器人尤其是四足機器人因其對不同地形的適應能力，能用于解決輪式及履帶式機器人無法實現的翻越溝壑及障礙物等問題，在野外探險和軍事活動中，能更加靈活的完成危險任務，在反恐、搶險救災諸多領域中都具有很大的潛力。目前的四足機器人在行進穩定性方面已經取得了突破進展，但是由于自身重量和運動能力的限制，其跳躍運動能力還不足夠，無法越障或者跳高。

申請號為CN201410145956.0的中國發明專利公開了一種帶有脊柱關節和彈性腿的仿生四足機器人，彈性腿包括滑輪、鋼絲繩、大腿、小腿、足部、壓簧和拉簧。該機構能夠提供一定彈性，但是僅能夠被動地減小落地時地面對機器人的沖擊力，并不能主動利用彈性機構儲存的能量用于機器人運動，無法實現跳躍。

申請號為201410340993.7的中國發明專利公開了一種具有儲能效應的仿生四足機器人，使用平行四桿機構作為腿部結構，使用彈簧拉線機構帶動腿末端運動，并用直線彈簧實現減震儲能，減小了機器人與地面碰撞時能量損失。但該機構驅動動力有限，并且腿部關節靈活性不足，難以實現更好的跳躍性能。

申請號為CN201510273138.3的中國發明專利公開了一種電驅小型仿生四足機器人，使用電機驅動雙關節腿部機構，同時使用彈簧進行儲能，增強了機器人的能量利用效率。但該方案的缺點在于：腿部機構不夠仿生，不能很好地參考真實動物的運動形態，無法實現跳躍。

由此可見，現有的帶儲能元件的機器人機構系統僅具有被動緩沖或者局部關節作用，無法實現動物貓運動時肌肉蜷曲和伸展帶來的能量耦合，并產生瞬時爆發的跳躍能力。

發明內容

本發明的目的是：為克服現有技術中仿生四足機器人跳躍能力不足、能量浪費、沖擊嚴重等問題，提供一種仿貓跳躍機器人。

本發明的技術方案是：一種仿貓跳躍機器人，它包括：軀干機構、前腿跳躍機構、后腿跳躍機構以及檢測控制機構；

軀干機構包括：軀干主體，以及分別布置在軀干主體前后的前橫梁架、后橫梁架；

前腿跳躍機構共兩組，分別布置在軀干主體前部左右兩側，包括：由前腿伺服電機、前腿直流電機、肩胛骨夾板、前腿齒輪組組成的肩胛部，前腿大臂，前腿小臂，前腿彈簧以及前腳掌；前腿伺服電機固定安裝在前橫梁架上，其輸出軸與肩胛骨夾板連接；前腿直流電機與前腿齒輪組安裝在肩胛骨夾板之間；前腿大臂的一端通過肩關節軸安裝在肩胛骨夾板之間，另一端通過肘關節軸與前腿小臂連接；前腿直流電機的輸出軸與肩關節軸上均套接有前腿齒輪組中的傳動齒輪，前腿直流電機的輸出經前腿齒輪組減速后，驅動前腿大臂擺動；前腿彈簧的上下兩端通過軸連接肩胛骨夾板、前腿小臂；前腿小臂通過腕關節軸與前腳掌連接；肩胛部、前腿大臂，前腿小臂及前腿彈簧構成一個四邊不相等且不平行的帶有彈性的四連桿機構；