[發明專利]一種彈簧儲能式跳躍機構

有效

• 申請號: 201910284200.7
• 申請日: 2019-04-10
• 公開（公告）號: CN110126933B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 張子建;曹童波;韓少杰;遲偉健;董洋洋
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明屬于機器人技術領域，公開了一種彈簧儲能式跳躍機構，包括：軌道轉盤（1）、拉桿（4）、彈簧儲能裝置（15），所述拉桿（4）的前端與軌道轉盤（1）的軌道連接且可在軌道上運動，拉桿（4）的后端與彈簧儲能裝置（15）相連，所述軌道轉盤（1）的軌道是阿基米德螺線型，所述軌道轉盤（1）為蝸輪結構，所述跳躍機構還包括蝸桿，蝸桿與蝸輪嚙合，通過轉動蝸桿驅動蝸輪轉動，本發明實現彈簧壓縮速度勻速，提高了壓縮的穩定性，增大了軌道轉盤的驅動扭矩，實現壓縮彈力更大的彈簧，使跳躍機構的跳躍高度更高，其跳躍機構可廣泛運用于小型跳躍機器人上。

技術領域

本發明屬于機器人技術領域，具體涉及一種彈簧儲能式跳躍機構。

背景技術

機器人跳躍機構有多種分類方式，根據驅動方式可分為液壓驅動、氣動驅動和電機驅動彈簧等驅動方式，但液壓驅動和氣動驅動結構復雜、質量及體積較大、控制繁瑣等問題，不適合小型跳躍機器人的研究，而一般的電機驅動彈簧類跳躍機構由于結構設計不合理，導致儲能少、跳躍高度低、體積較大等問題。如此類型的機器人跳躍機構例如在US20150352454 A1中已有描述。它是由大致盤形的旋轉部件、滑動部分、彈簧和驅動電機組成。

該結構存在以下缺點：

(1)大致盤形的旋轉部件中的凸輪表面由若干區域組成，彈簧壓縮速度非勻速，壓縮穩定性低。

(2)滑動臂僅從單側拉住凸輪表面，在進行壓縮時，彈簧彈力過大會導致大致盤形的旋轉部件偏向滑動臂一側，從而無法進一步儲能或損壞儲能結構。

(3)驅動電機直接驅動大致盤形的旋轉部件僅適用于儲能小、跳躍高度低的機器人，當需要大量儲能、跳躍高度需很大時，該結構將受到驅動扭矩不足的限制而無法儲能。

(4)該結構為非對稱結構，在跳躍時，整體結構會發生不必要的旋轉。

(5)該結構在彈簧收縮狀態下，需要另設固定滑動部分的附加結構，從而增大了整體結構和控制程序的復雜程度。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供一種使得彈簧壓縮速度勻速的彈簧儲能式跳躍機構。

為解決上述技術問題，本發明通過以下技術方案實現：

一種彈簧儲能式跳躍機構，包括：軌道轉盤、拉桿、彈簧儲能裝置，所述拉桿的前端與軌道轉盤的軌道連接且可在軌道上運動，拉桿的后端與彈簧儲能裝置相連，所述軌道轉盤的軌道是阿基米德螺線型。帶來的有益效果是通過阿基米德螺線型軌道轉盤的勻速轉動帶動拉桿勻速運動，從而使彈簧壓縮速度的勻速，提高了壓縮的穩定性。所述軌道轉盤為蝸輪結構，所述跳躍機構還包括蝸桿，蝸桿與蝸輪嚙合，通過轉動蝸桿驅動蝸輪轉動。帶來的有益效果是使用蝸輪蝸桿結構，增大了軌道轉盤的驅動扭矩，實現壓縮彈力更大的彈簧，使跳躍機構的跳躍高度更高。所述蝸輪蝸桿傳動采用自鎖結構。帶來的有益效果是采用蝸輪蝸桿自鎖結構，實現跳躍機構無需另設保持彈簧壓縮狀態的附加結構，降低了整體結構的復雜程度和控制程序的復雜性。所述跳躍機構還包括蝸輪滑軌，所述蝸輪結構的軌道轉盤在蝸輪滑軌中轉動，所述蝸輪結構的軌道轉盤軌道L J段為阿基米德螺線型，軌道J K段為直徑略大于拉桿滑環外徑的近半圓形,使拉桿滑環停留在軌道J K段內，將彈簧彈力維持。帶來的有益效果是通過軌道J K段為直徑略大于拉桿滑環外徑的近半圓形,使拉桿滑環停留在軌道J K段內，在無需增加復雜的鎖止裝置的情況下將彈簧彈力維持在最大狀態，從而實現彈簧彈力釋放時間的可控性，所述彈簧儲能裝置包括彈簧軸、彈簧底座、彈簧、管型軌道，彈簧軸剛性地固定在彈簧底座上，并能夠在蝸輪滑軌的管型軌道中自由滑動，管型軌道的直徑適合于彈簧軸，彈簧圍繞在彈簧軸上，并在蝸輪滑軌和彈簧底座間自由收縮和伸長。帶來的有益效果是通過彈簧軸在蝸輪滑軌的管型軌道中自由滑動，減小彈簧運動過程中的阻力。帶來的有益效果是通過蝸輪滑軌對蝸輪結構的軌道轉盤提供支撐保護。