[發明專利]一種仿生弧形跳躍裝置及其跳躍方法

在審

• 申請號: 202210098324.8
• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN114408043A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（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: 長春市四環專利事務所(普通合伙) 22103
• 代理人: 張建成

一種仿生弧形跳躍裝置及其跳躍方法，包括有外軀體模塊與傳動模塊。外軀體模塊包括有下支撐板、第一軸承、第二軸承、仿生弧形彈性板、上支撐板與電機，下支撐板中間固定電機，下支撐板左右兩側分別與第一軸承與第二軸承安裝，下支撐板后側與仿生弧形彈性板下側固定，仿生弧形彈性板上側固定上支撐板；傳動模塊包括有主動錐齒輪、第一從動錐齒輪、第二從動錐齒輪、第一不完全齒輪、第二不完全齒輪、傳動軸、第一齒條與第二齒條。本發明在以沫蟬后胸骨骼的曲線輪廓為仿生原型，設計了仿生弧形跳躍裝置。與其他跳躍裝置相比，本發明結構簡單，空間利用率高，控制簡單并能實現連續跳躍。

技術領域

本發明涉及仿生跳躍裝置領域。特別涉及一種仿生弧形跳躍裝置及其跳躍方法。

背景技術

隨著科技發展，機器人的應用越加廣泛，許多機器人要求在復雜多變的工況環境下工作，在不確定環境下工作需要機器人有一定的緊急避險能力，機器人中添加跳躍運動能力是有效的解決方案。

生物界中有許多昆蟲擅長跳躍，例如：蚤螻，葉蟬等昆蟲，它們利用肌肉將能量緩慢儲存至身體的某些材料特殊化區域中，通過快速釋放所儲存的能量而實現跳躍，這為機器人跳躍行為提供了良好的生物模板，人們通過模仿昆蟲的跳躍行為制作出了多種跳躍機構；但是目前仿生跳躍裝置存在以下問題：一方面，許多仿生跳躍裝置將能量產生裝置與儲能裝置分離，空間需求大，結構安排不合理，導致裝置的移植性和通用性差；另一方面，許多跳躍機構不能完成連續跳躍，少數跳躍裝置可以通過主動控制完成連續跳躍，控制復雜，適用性不高。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種仿生弧形跳躍裝置及其跳躍方法。

一種仿生弧形跳躍裝置，包括有外軀體模塊與傳動模塊；外軀體模塊包括有下支撐板、第一軸承、第二軸承、仿生弧形彈性板、上支撐板與電機，下支撐板中間固定電機，下支撐板左右兩側分別與第一軸承與第二軸承安裝，下支撐板后側與仿生弧形彈性板下側固定，仿生弧形彈性板上側固定上支撐板；

傳動模塊包括有主動錐齒輪、第一從動錐齒輪、第二從動錐齒輪、第一不完全齒輪、第二不完全齒輪、傳動軸、第一齒條與第二齒條，主動錐齒輪的安裝孔與電機輸出軸固定，主動錐齒輪上方對稱安裝第一從動錐齒輪與第二從動錐齒輪，第一從動錐齒輪與第二從動錐齒輪的安裝孔與傳動軸固定，傳動軸靠近第一從動錐齒輪一側安裝有第一不完全齒輪，第一不完全齒輪與第一齒條配合，傳動軸靠近第一從動錐齒輪一側的末端與第一軸承固定，傳動軸靠近第二從動錐齒輪一側安裝有第二不完全齒輪，第二不完全齒輪與第二齒條配合，傳動軸靠近第二從動錐齒輪一側的末端與第二軸承固定。

仿生弧形彈性板材料為碳纖維增強樹脂基復合材料，仿生弧形彈性板的內側輪廓曲線方程為：

一種仿生弧形跳躍裝置的跳躍方法：

機構儲能的彈性材料的結構為仿生弧形彈性板，彈性材料的兩側分別安裝上支撐板與下支撐板，上支撐板與下支撐板之間安裝有電機與傳動模塊，傳動模塊由錐齒輪組與不完全齒輪齒條組組成，開始時，電機轉動，通過錐齒輪組合帶動不完全齒輪旋轉，不完全齒輪與齒條嚙合時，仿生弧形彈性板儲能，不完全齒輪與齒條脫離時，仿生弧形彈性板釋能，當不完全齒輪和齒條重新嚙合時，進入下一周期，從而實現多次跳躍。

本發明的有益效果是：

1、本發明實現了無需主動控制即可完成連續跳躍。

2、本發明將能量產生裝置與傳動系統配置于儲能材料內側，結構簡單，所需空間少，裝置適用性強。

3、本發明適用仿生曲線設計儲能材料結構，改善了儲能材料的受力情況，提高了裝置的儲能能力。

附圖說明

圖1為本發明的立體圖；

圖2為外軀體模塊的立體圖；

圖3為傳動模塊的立體圖；