[發(fā)明專利]模擬跳甲跳器的運(yùn)動(dòng)仿生機(jī)構(gòu)及其跳躍方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910573836.3
• 申請(qǐng)日: 2019-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN110329378B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 俞志偉;管奕寧;熊建宇;郭策;葛斯琴;劉琦;蘇曉璁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B62D57/02
• 分類號(hào): B62D57/02;B25J9/10
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 韓天宇

本發(fā)明涉及一種模擬跳甲跳器的運(yùn)動(dòng)仿生機(jī)構(gòu)及其跳躍方法，屬于機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。包括主固定板（9）、底板（6）、移動(dòng)滑塊（10）、螺母（11）、直流電機(jī)（2）、前彈簧（7）、后彈簧（8）、掛繩滑塊（5）、上拉左細(xì)線（13）、上拉右細(xì)線（14）、下拉左細(xì)線（15）、下拉右細(xì)線（16）、無線控制電路板（4）和電池（12）。本發(fā)明模擬跳甲跳器中骨片相互限位和肌肉儲(chǔ)能特性，設(shè)計(jì)了帶有掛繩滑塊的限位機(jī)構(gòu)和彈簧儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)，模擬跳甲跳器的運(yùn)動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)了仿跳器機(jī)構(gòu)優(yōu)越跳躍能力，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)原理清晰、運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方便。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種模擬跳甲跳器的運(yùn)動(dòng)仿生機(jī)構(gòu)及其跳躍方法，主要作為非結(jié)構(gòu)復(fù)雜環(huán)境下的地面跳躍移動(dòng)平臺(tái)。

背景技術(shù)

適應(yīng)各種陸地自然復(fù)雜環(huán)境的機(jī)器人是當(dāng)今機(jī)器人研究領(lǐng)域最為前沿的課題之一，它集機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、材料、傳感器、控制技術(shù)及人工智能等多門學(xué)科于一體，反映了一個(gè)國(guó)家的智能化和自動(dòng)化研究水平，同時(shí)也作為一個(gè)國(guó)家高科技實(shí)力的重要標(biāo)志，各發(fā)達(dá)國(guó)家在該領(lǐng)域相繼投入巨資開展研究。

陸上移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)方式大致可以分為四類：輪式、履帶式、腿式和彈跳式。面對(duì)非結(jié)構(gòu)環(huán)境，跳躍是其中最有效的移動(dòng)手段。彈跳同樣是生物最敏捷的動(dòng)作。面對(duì)復(fù)雜的開放環(huán)境時(shí)，地形適應(yīng)性最強(qiáng)、反應(yīng)最為敏捷的彈跳運(yùn)動(dòng)是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方式的最佳選擇。彈跳高度較大的機(jī)器人由于通常采用蓄能釋放的策略，對(duì)于電機(jī)的要求也相對(duì)低很多。小型機(jī)器人的彈跳可以達(dá)到數(shù)倍身高，在偵察活動(dòng)中具備目標(biāo)小的優(yōu)勢(shì)；在搶險(xiǎn)救災(zāi)中彈跳機(jī)器人可以快速通過坍塌的非結(jié)構(gòu)環(huán)境進(jìn)行先行勘察；在星面探測(cè)中因重力加速度小，彈跳機(jī)器人面對(duì)非結(jié)構(gòu)環(huán)境的優(yōu)勢(shì)更加明顯。因此研究彈跳機(jī)器人，尤其是其彈跳機(jī)構(gòu)的性能提升具備重要意義。

國(guó)內(nèi)外許多科研機(jī)構(gòu)都展開了關(guān)于彈跳機(jī)器人的研究，其中采用彈簧蓄能的主要有三種類型。NASA的第二代小型彈跳機(jī)器人采用六桿齒輪彈跳機(jī)構(gòu)（E. Hale, N. Schara,J. Burdick and P. Fiorini, A minimally actuated hopping rover forexploration of celestial bodies, Proceedings 2000 ICRA. Millennium Conference. IEEE International Conference on Robotics and Automation. Symposia Proceedings (Cat. No.00CH37065), San Francisco, CA, USA, 2000, pp.420-427 vol.1.），這種機(jī)構(gòu)彈力大且方向穩(wěn)定，多見于仿青蛙機(jī)器人。瑞士洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)的7g小型彈跳機(jī)器人采用扭簧作為彈性元件蓄能，阿基米德螺線形凸輪釋放。（M.Kovac, M. Fuchs, A. Guignard, J. Zufferey and D. Floreano, A miniature 7gjumping robot, 2008 IEEE International Conference on Robotics and Automation, Pasadena, CA, 2008, pp. 373-378.）這種方案普遍應(yīng)用于仿蝗蟲機(jī)器人。其彈跳高度極大，但依賴于自重極輕的特性，在加裝其它機(jī)構(gòu)時(shí)，彈跳性能下降很明顯。意大利IMT盧卡高級(jí)研究所的GRILLO二代使用了不完全齒輪與拉力彈簧。（F. Li et al., Jumping mini-robot with bio-inspired legs, 2008 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics, Bangkok, 2009, pp. 933-938.）這種方案在各種彈跳機(jī)器人中均有應(yīng)用。中國(guó)專利（申請(qǐng)?zhí)朇N201010295334.8，梅德慶，陳子辰，甄永乾，仿蝗蟲活動(dòng)關(guān)節(jié)杠桿彈射機(jī)理的跳躍機(jī)器人，專利號(hào)：浙江大學(xué)）中公開的跳躍機(jī)器人采用并聯(lián)的拉力彈簧組蓄能，通過撥扣釋放，對(duì)蝗蟲關(guān)節(jié)杠桿彈射機(jī)理進(jìn)行了仿生。