[發明專利]一種跳躍度可調節的電機驅動式單腿跳躍機構

有效

• 申請號: 201810608967.6
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN108791557B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 郝麗娜;殷鵬;孫堯;趙智睿;張振亮;谷紅生
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

一種跳躍度可調節的電機驅動式單腿跳躍機構，包括驅動電機、減速器、主動齒輪、從動齒輪、第一傳動軸、第二傳動軸、電磁離合器、絞盤、提拉繩、平行四邊形機構、支撐架、平衡配重塊、支腳、支撐鏟、同步齒輪組及蓄力彈簧；驅動電機與減速器固連，主動齒輪安裝在減速器上，從動齒輪固裝在第一傳動軸上，兩齒輪嚙合；第一傳動軸通過電磁離合器與第二傳動軸相連，絞盤固裝在第二傳動軸上；平行四邊形機構的上角點通過同步齒輪組與支撐架相連，下角點與支腳相連；提拉繩一端與絞盤相連，另一端與支腳相連；蓄力彈簧連接在平行四邊形機構的左右角點之間；驅動電機、減速器、平衡配重塊及支撐鏟均連接在支撐架上，通過平衡配重塊調整跳躍機構的重心。

技術領域

本發明屬于仿生跳躍機器人技術領域，特別是涉及一種跳躍度可調節的電機驅動式單腿跳躍機構。

背景技術

由于跳躍運動在落地點上具有離散性，且在發力上具有突發性與爆發性的特點，因此在自然界中，許多生物都把跳躍運動作為運動模式，用于逃避敵害或捕食。

為了模仿自然界中以跳躍運動為運動模式的生物，科研人員研發了多種類型的仿生跳躍機器人，根據結構形式的不同，可分為伸縮式、關節腿式、輪滾式及彈性變形式。

伸縮式跳躍機器人也稱為彈簧振子倒立擺模型，重量集中在機器人身體的上部，機器人身體的下部為質量近似忽略的彈簧腿，主要靠腿部彈簧沿移動副方向儲能產生彈跳動力。

關節腿式跳躍機器人的仿生特性最好，可以較好的模仿人或動物關節，機器人身體的結構部分多采用多連桿鉸接結構，并形成一個開鏈式的仿生結構模型，具有仿生跳躍步態，但控制復雜。

輪滾式跳躍機器人將輪式結構與跳躍運動相結合，在平坦地面上可通過輪式結構來提高機動速度，當遇到障礙物時，則轉換成跳躍模式，可滿足高效移動和越障要求。

彈性變形式跳躍機器人利用了變形能，并通過變形能的釋放實現跳躍，隨著各種記憶合金及可變形彈性材料的出現，彈性變形式跳躍機器人成為近幾年的研究熱點。

但是，盡管上述列舉的幾種跳躍機器人各自具有特定的優點，但在跳躍性能方面仍比較局限，無法實現跳躍度的任意調節，即使部分跳躍機器人能夠實現跳躍度的調節，但此類跳躍機器人的結構卻十分復雜，并且能量利用率較低。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種跳躍度可調節的電機驅動式單腿跳躍機構，結構簡單且能量利用率高，同時具備跳躍度可調節能力。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種跳躍度可調節的電機驅動式單腿跳躍機構，包括驅動電機、減速器、主動齒輪、從動齒輪、第一傳動軸、第二傳動軸、電磁離合器、絞盤、提拉繩、平行四邊形機構、支撐架、平衡配重塊、支腳、支撐鏟、同步齒輪組及蓄力彈簧；所述驅動電機的電機軸與減速器的動力輸入軸相固連，所述主動齒輪固裝在減速器的動力輸出軸上，所述從動齒輪固裝在第一傳動軸一端，從動齒輪與主動齒輪相嚙合，第一傳動軸另一端通過電磁離合器與第二傳動軸一端相連，所述絞盤固裝在第二傳動軸另一端；所述平行四邊形機構的一個角點通過同步齒輪組與支撐架相連，同步齒輪組對側的平行四邊形機構的另一個角點與支腳相連，在支腳底部安裝有緩沖墊；所述提拉繩一端與絞盤相連，提拉繩另一端與支腳相連；所述蓄力彈簧連接在平行四邊形機構的另外兩個角點之間；所述驅動電機、減速器、平衡配重塊及支撐鏟均連接在支撐架上，通過平衡配重塊調整跳躍機構的重心，使跳躍機構的重心位于平行四邊形機構的上角點與下角點的連線上。

所述支撐架包括轉接板、箱式支撐體及盤式支撐體，所述減速器與箱式支撐體之間通過轉接板相固連，所述第一傳動軸、電磁離合器及第二傳動軸位于箱式支撐體內，第一傳動軸通過第一軸承與箱式支撐體相連，第二傳動軸通過第二軸承與箱式支撐體相連；在所述箱式支撐體內部安裝有電流傳感器。