[发明专利]一种形状记忆合金弹簧驱动的弹跳机器人

说明书

技术领域

本发明属于机器人技术领域，特别涉及一种形状记忆合金弹簧驱动的弹跳机器人。

背景技术

目前，移动机器人主要采用两种运动方式：多轮或履带式驱动，仿生爬行或步行。然而，这两种移动机器人存在共同的缺陷：很难一次性跃过较大的障碍物或沟渠。随着机器人应用范围的日益广泛，机器人面临的工作环境也越来越恶劣，诸如考古探测、军事侦察、反恐活动等，在这样的环境中显然要求机器人必须具有较强的地形适应和自主运动能力。相对于以上两种运动方式的移动机器人，弹跳机器人可以顺利地跃过高于自身尺寸数倍的障碍物，例如2009年瑞士洛桑大学研究的7克弹跳机器人能跳跃相当于自身高度27倍的高度，因此更能适合复杂和不可预测的环境。

常用机器人大多采用伺服电机驱动，其功重比小，且需要减速机构，从而使机器人体积增大、结构繁重，且零部件精度要求高；同时，电机驱动存在噪音和污染，驱动电压也较高，对于机器人向微小型化及家庭和服务行业发展非常不利。

发明内容

为克服现有弹跳机器人的缺陷与不足，本发明提供一种结构简单、性能稳定的形状记忆合金弹簧驱动的弹跳机器人。

本发明提供的弹跳机器人，包括前臂、蓄能机构、能量转换机构、后臂、触发机构、控制系统、电池和调角柱；前臂由第一连接块、第一杆件和第二杆件固接而成，第一杆件和第二杆件平行布置并固接在第一连接块上；蓄能机构由一对同轴平行对称排列的扭簧或平行双列扭簧或左右对称的簧片组成，蓄能机构设置在前臂和后臂之间；后臂由第二连接块、第三杆件、第四杆件和第三连接块固接形成，第三杆件与第四杆件之间成锐角，第二连接块上固定有稳定杆；触发机构由触发扭簧、第二挂钩和第四连接块焊接而成，第四连接块固定在触发扭簧头部，第二挂钩固定在触发扭簧伸出部分上，触发机构固定在后臂后部；控制系统由电源电路部分、单片机电路部分和驱动电路部分组成；调角柱通过销轴连接在后臂的末端；能量转换机构设置为旋转杠杆式能量转换机构、滑块式能量转换机构和双弹簧式能量转换机构。

所述的旋转杠杆式能量转换机构由第一记忆合金弹簧、第二记忆合金弹簧、第三记忆合金弹簧、旋转杠杆、第一挂钩和第一销轴组成，第一挂钩固定在旋转杠杆上，旋转杠杆两端设有连接孔并插入前臂中，通过第一销轴与前臂固定连接，前臂的第一连接块与旋转杠杆左端连接孔之间连接第一记忆合金弹簧，前臂的第一连接块与旋转杠杆右端连接孔之间连接第二记忆合金弹簧，触发机构的第四连接块与后臂的第二连接块之间连接第三记忆合金弹簧。

所述的滑块式能量转换机构由滑块、第三记忆合金弹簧、第四记忆合金弹簧、第五记忆合金弹簧、第一双程记忆合金弹簧和第五杆件组成，滑块套装在前臂中部，滑块由第一圆筒、第二圆筒和连接板组成，第一圆筒、第二圆筒分别插入前臂的第一杆件、第二杆件中，连接板位于第一圆筒和第二圆筒之间并设有三个孔，前孔与前臂的第一连接块之间连接第四记忆合金弹簧，中间孔与触发机构的第二挂钩之间连接第一双程记忆合金弹簧，第五杆件插装在前臂下部，连接板的后孔与第五杆件之间连接第五记忆合金弹簧，触发机构的第四连接块与后臂的第二连接块之间连接第三记忆合金弹簧。

所述的双弹簧式能量转换机构由第三记忆合金弹簧和第二双程记忆合金弹簧组成，前臂的第一连接块与触发机构的第二挂钩之间连接第二双程记忆合金弹簧，触发机构的第四连接块与后臂的第二连接块之间连接第三记忆合金弹簧。

本发明的有益效果是：

1、驱动和触发机构采用记忆合金弹簧，轻质简便，一定程度上弥补了现有采用电力控制的弹跳机器人驱动和触发装置功重比小、驱动时存在噪音和污染、驱动电压比较高的缺陷。

2、增设旋转装置并与记忆合金弹簧结合应用，结构简单、性能稳定，使弹跳机器人实现了循环多次工作。

3、角度柱由弹性材料制成，调节弹跳机器人初始弹跳角度的同时还能有效提高弹跳机器人的弹跳高度。

附图说明

图1为本发明实施例1的整体结构示意图

图2为本发明实施例的前臂结构示意图

图3为本发明实施例的蓄能机构结构示意图

图4为本发明实施例的后臂结构示意图

图5为本发明实施例的触发机构结构示意图

图6为本发明实施例控制系统的电源部分电路示意图

图7为本发明实施例控制系统的单片机部分电路示意图

图8为本发明实施例控制系统的驱动部分电路示意图

图9为本发明实施例2的整体结构示意图

图10为本发明实施例2的滑块结构示意图

图11本发明实施例3的整体结构示意图