[发明专利]一种可空中调姿及落地能量回收的足滚式间歇弹跳机器人

说明书

本发明公开了一种可空中调姿及落地能量回收的足滚式间歇弹跳机器人，机器人采用杆长可调的齿轮五杆机构作为跳跃机构，能量储存采用剖分螺母装置和梯形丝杆，棘轮棘爪配合舵机、凸轮作为能量释放机构，支撑杆与柔性助跳脚用于增加跳跃的高度和落地缓冲。剖分螺母装置根据弹簧力自动与梯形丝杆脱开或啮合；当机器人在空中跳跃时，在剖分螺母和推杆、推杆挡板的作用下，机器人能进行调姿，提高落地稳定性和进行能量回收及二次利用。前腿在滚动模式下起到支撑作用。当机器人落地发生侧翻时，复位机构实现机器人的被动复位和主动复位。机器人在平坦地面上采用240度圆弧腿滚动模式，当机器人遇到障碍物时，能进行转向以绕过障碍物。

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体地说，涉及一种可空中调姿及落地能量回收的足滚式间歇弹跳机器人。

背景技术

在自然界中，很多小昆虫或者动物通过跳跃能在恶劣的环境和复杂的地形中运动，有时候它们甚至能够越过比其自身大数十倍的障碍物，它们这种独特的运动能力已引起了世界科学家和工程师的注意。同时随着机器人技术的不断发展，以及人们的日常需求，仿生机器人已经成为了研究的热点，而腿式跳跃机器人又是仿生机器人的一个重要分支。

地面移动机器人可分为三种类型:轮式机器人、行走机器人和跳跃机器人。轮式机器人能在平整的路面上高效运动，但在尺寸相同的条件下，它们在崎岖的地面上的局限性很明显。此外，传统轮式机器人想要具有越过大障碍物的能力，就需要很复杂的设计和高昂的造价。尽管行走机器人能在复杂的地面上运动，但是越过大的障碍物对它来说同样是一个巨大的困难，而且还需要复杂的控制系统和机械结构。而相比于前两种机器人，跳跃机器人在复杂地形上的运动能力较强。近年来，腿式跳跃机器人已经取得了很大的进步，很多机器人能够适应地形复杂的未知非结构工作环境，完成各种复杂的、灵活的、高难度的、甚至有危险性的任务。随着结构、电控、通信和网络技术的进步，带有各种类型传感器的小型跳跃机器人能够相互之间形成感知网络，通过这种技术，人们在搜寻营救、军事安全监测和环境监控方面更加方便和高效。

专利200910023297.2中公开了一种储能可调的齿轮仿生五杆弹跳机构，该弹跳机构能够姿态调整以进行跳跃准备、储能和释放能量等功能，但该机构存在空中阶段不能调整身体的姿态，落地稳定性不高，起跳高度相对较低，落地缓冲性能差的缺陷。在专利200910218805.2中公开了一种两自由度仿生弹跳机器人，该机器人在储能过程中,利用丝杠螺母机构具有较大的传动比，采用较小功率的丝杠驱动电机来完成弹簧的拉伸以实现能量存储,通过储能过程完成时螺母停止在丝杠上的不同位置来调整腿部装置在起跳前的不同准备姿势,以实现弹跳机器人起跳角度的调节，但是该机器人在落地倾倒后不具有复位功能，并且它只具有单一的跳跃功能。为了提高弹跳机器人的应用领域，弹跳机器人在遇到巨大而通过跳跃无法越过的障碍时，要能够进行转向以绕开障碍物，但是现有的弹跳机器人很难实现这点。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种可空中调姿及落地能量回收的足滚式间歇弹跳机器人。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括跳跃机构，空中调姿及落地缓冲、能量回收机构，复位、转向、滚动一体化圆弧腿机构，