[發(fā)明專利]一種仿生過軸心跳躍機構及其跳躍方法

在審

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• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN114348137A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設計）人: 佟金;高子博;李默;曹成全;吳寶廣;馬云海;孫霽宇;宋偉;高鵬;李金光;許子和
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02
• 代理公司: 長春市四環(huán)專利事務所(普通合伙) 22103
• 代理人: 張建成

一種仿生過軸心跳躍機構及其跳躍方法，包括動力模塊與執(zhí)行模塊。其中動力模塊包括限位蓋板，傳動模塊與殼體。本發(fā)明可以實現機構的整體高速度起跳。本發(fā)明的主要彈性儲能元件為壓縮彈簧，作用方式簡單，釋放過程中無效能量損失少。脛節(jié)桿件的擺動可有效延長機構的起跳時長，強化跳躍能力。本發(fā)明可在電機持續(xù)運轉的情況下實現往復跳躍，且通過結構實現脛節(jié)桿件的擺動，先比與主動控制彈跳結構，成本低，結構簡單。

技術領域

本發(fā)明涉及仿生跳躍機構領域，特別涉及一種仿生過軸心跳躍機構及其跳躍方法。

背景技術

生物界中有許多昆蟲具有優(yōu)異的跳躍能力，它們依靠著自身獨特的生理結構與特殊化的儲能材料配合，大大提高了跳躍行為的移動速度與運動范圍。其中一些生物，例如：蚤目昆蟲，利用“過軸心”的施力方式，來優(yōu)化自身的跳躍系統。

隨著科技發(fā)展，機器人應用領域越來越廣泛，人們期待機器人可以在工況復雜多變的環(huán)境中完成作業(yè)，這需要機器人有良好的地形適應能力與規(guī)避障礙能力，而跳躍行為可以為機器人是一個良好的解決方案，跳躍行為可以實現機器人在短時間內完成高速度移動，更加適合在復雜和不可預測的環(huán)境中運動，跳躍機構是機器人跳躍性能的重要組成部分，其性能直接影響整個機器人的跳躍能力，從而影響機器人整體的移動能力與避障能力。

目前公開跳躍機構中，是通過復雜的控制系統與變速電機的驅動實現跳躍過程，但由于控制系統的復雜性，提高了跳躍機構中質量，導致跳躍能力仍有待改善，改善跳躍機構，簡化控制系統是提高跳躍機構工作能力的有效解決辦法。

發(fā)明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發(fā)明提供一種仿生過軸心跳躍機構及其跳躍方法。

一種仿生過軸心跳躍機構，包括動力模塊與執(zhí)行模塊；其中動力模塊包括限位蓋板，傳動模塊與殼體，，限位蓋板安裝于殼體上方，傳動模塊主體安裝于殼體內部，傳動模塊上側穿透限位蓋板方形孔，傳動模塊下側穿透殼體方形孔；傳動模塊由第一電機、第一不完全齒輪、第一齒條、伸肌繩、第二電機、第二不完全齒輪、第二齒條與屈肌繩組成。第一電機輸出軸與第一不完全齒輪配合，第一不完全齒輪與第一齒條之間為齒輪嚙合，第二電機輸出軸與第二不完全齒輪配合，第二不完全齒輪與第二齒條之間為齒輪嚙合，第一齒條側邊開有限位孔，下方開有安裝孔。伸肌繩通過安裝孔與第一齒條固定。第二齒條側邊開有限位孔，下方開有安裝孔，屈肌繩通過安裝孔與第二齒條固定，執(zhí)行模塊由第一彈簧、第二彈簧、第三彈簧與第四彈簧、分隔板、股節(jié)體、第一脛節(jié)桿與第二脛節(jié)桿組成，第一彈簧、第二彈簧、第三彈簧與第四彈簧對稱均勻分布于分隔板上方，分隔板開有兩個方形孔，使得第一齒條、伸肌繩、第二齒條與屈肌繩可以從方形孔中穿過，進入股節(jié)體內部。分隔板下方安裝股節(jié)體。股節(jié)體內部前后兩側分別有a柱、b柱，a柱與第一齒條限位孔配合，b柱與第二齒條限位孔配合，股節(jié)體下端左右兩側分別與第一脛節(jié)桿與第二脛節(jié)桿鉸接，鉸接中心為A軸，伸肌繩的兩端分別與第一脛節(jié)桿與第二脛節(jié)桿前側內部固定，屈肌繩的兩端第一脛節(jié)桿與第二脛節(jié)桿前側外部固定。

一種仿生過軸心跳躍機構的跳躍方法，

工作過程中：第一電機與第二電機啟動后：第一不完全齒輪與第一齒條之間和第二不完全齒輪與第二齒條之間同步進入嚙合，第一齒條與第二齒條向上移動，在第一齒條的帶動下，伸肌繩的拉伸彈性勢能逐漸增大，在第二齒條的帶動下，屈肌繩由松弛狀態(tài)逐漸轉為收緊狀態(tài)；

屈肌繩轉為收緊狀態(tài)后，第一不完全齒輪與第一齒條之間和第二不完全齒輪與第二齒條之間繼續(xù)嚙合，第一齒條與第二齒條持續(xù)向上移動，在第一齒條的帶動下，伸肌繩的拉伸彈性勢能繼續(xù)增大，在第二齒條的帶動下，屈肌繩保持收緊狀態(tài)，第一脛節(jié)桿與第二脛節(jié)桿逐漸繞A軸旋轉，完成第一脛節(jié)桿與第二脛節(jié)桿的蜷曲；