[發明專利]一種基于能量嚙合轉換的跳躍機器人彈跳機構

有效

• 申請號: 201910648496.6
• 申請日: 2019-07-18
• 公開（公告）號: CN110304166B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 王建;繆龍;王保升
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 劉佳慧

1.一種基于能量嚙合轉換的跳躍機器人彈跳機構，其特征在于：

包括主體支架和能量轉換機構；

所述能量轉換機構包括驅動電機、傳動單元和兩個能量轉換彈跳單元；

所述驅動電機固定在所述主體支架內；

兩個能量轉換彈跳單元分別位于所述主體支架外的兩側；

所述能量轉換彈跳單元包括主動非圓齒輪、從動非圓齒輪、圓齒輪、齒條、彈性組件和腳掌；

所述從動非圓齒輪與主動非圓齒輪嚙合；

所述圓齒輪與從動非圓齒輪同軸設置，并隨其同步轉動；

所述齒條呈倒U形，具有兩個直線段和上端的弧形段，齒條的下端固定在所述腳掌上；

所述圓齒輪與齒條嚙合；

所述彈性組件的下端設置在所述腳掌上，彈性組件包括彈簧；

所述驅動電機通過所述傳動單元驅動兩個能量轉換彈跳單元的主動非圓齒輪轉動，主動非圓齒輪轉動帶動從動非圓齒輪轉動，圓齒輪隨從動非圓齒輪轉動、并在齒條的一個直線段上向下轉動，所述彈性組件的上端和所述主體支架隨之下移，所述彈簧被拉伸，儲存彈性能量；

其中，所述主動非圓齒輪的齒輪節曲線，按順時針方向，由主動增速段、主動等速段和主動減速段三段曲線依次首尾順滑相接構成；

按順時針方向，所述主動增速段為漸縮曲線，主動等速段為等半徑曲線，主動減速段為漸擴曲線；

所述從動非圓齒輪的齒輪節曲線，按順時針方向，由從動減速段、從動等速段和從動增速段三段曲線依次首尾順滑相接構成；

按順時針方向，所述從動減速段為漸擴曲線，從動等速段為等半徑曲線，從動增速段為漸縮曲線；

其中，所述彈性組件的彈簧儲存彈性能量后，進入起跳階段，所述驅動電機反向運轉，彈簧收縮釋放能量，彈性組件的上端隨之上移，從而帶動圓齒輪在齒條上向上轉動，從動非圓齒輪隨之同步轉動，在該過程中，從動非圓齒輪的從動增速段與主動非圓齒輪的主動減速段嚙合，從動非圓齒輪和主動非圓齒輪做增速傳動；

彈跳機構騰空后，圓齒輪繼續在齒條上轉動，從動非圓齒輪的從動等速段與主動非圓齒輪的主動等速段嚙合，從動非圓齒輪和主動非圓齒輪做等速傳動；

當圓齒輪轉動至齒條的另一個直線段時，圓齒輪沿該直線段向下轉動，彈性組件的上端隨之下移，彈簧被再次拉伸，儲存彈性能量，彈跳機構在空中收腿，在收腿和著陸時，從動非圓齒輪的從動減速段與主動非圓齒輪的主動增速段嚙合，從動非圓齒輪和主動非圓齒輪做減速傳動。

2.根據權利要求1所述的基于能量嚙合轉換的跳躍機器人彈跳機構，其特征在于：

還包括轉向機構；

所述轉向機構包括轉向舵機、轉向齒輪軸、兩個轉向齒輪和兩個轉向盤；

所述轉向舵機固定在所述主體支架內；

所述轉向齒輪軸的中部設于主體支架內，兩端穿過主體支架的側面；

兩個所述轉向齒輪分別位于所述主體支架外的兩側，固定安裝在轉向齒輪軸的兩端；

兩個所述轉向盤分別位于所述主體支架外的兩側、轉向齒輪的后方；

每個所述轉向盤位于主體支架側面與與該側相應的所述主動非圓齒輪之間，轉向盤與主體支架的側面轉動連接，轉向盤的前盤緣具有齒；

所述轉向齒輪與和其同側的轉向盤的前盤緣嚙合；

所述轉向舵機運轉，使轉向齒輪軸轉動，帶動轉向齒輪在轉向盤的前盤緣上轉動，主體支架隨轉向齒輪、繞其與轉向盤的轉動連接處為中心，進行俯仰轉動。

3.根據權利要求2所述的基于能量嚙合轉換的跳躍機器人彈跳機構，其特征在于：

其中，所述彈性組件還包括第一連桿、第二連桿、第三連桿和第四連桿；

所述第一連桿和第二連桿的上端均鉸接在所述轉向盤的外側面，第二連桿位于第一連桿的前側；

所述第三連桿的上端與所述第一連桿的下端鉸接，下端與所述腳掌鉸接；

所述第四連桿的上端與所述第二連桿的下端鉸接，下端與所述第三連桿的非端點處鉸接；

所述彈簧的一端與所述第一連桿和第三連桿的鉸接處連接，另一端與所述第二連桿和第四連桿的鉸接處連接；

所述轉向盤下移時，第一連桿和第二連桿的上端隨之下移，第二連桿和第四連桿的鉸接處、與第一連桿和第三連桿的鉸接處分別向前后方向移動，所述彈簧被拉伸；

所述彈簧釋放能量時，第二連桿和第四連桿的鉸接處、與第一連桿和第三連桿的鉸接處分別向二者之間的方向移動，第一連桿和第二連桿的上端上移，轉向盤隨之上移。