[发明专利]一种仿生弧形跳跃装置及其跳跃方法

说明书

一种仿生弧形跳跃装置及其跳跃方法，包括有外躯体模块与传动模块。外躯体模块包括有下支撑板、第一轴承、第二轴承、仿生弧形弹性板、上支撑板与电机，下支撑板中间固定电机，下支撑板左右两侧分别与第一轴承与第二轴承安装，下支撑板后侧与仿生弧形弹性板下侧固定，仿生弧形弹性板上侧固定上支撑板；传动模块包括有主动锥齿轮、第一从动锥齿轮、第二从动锥齿轮、第一不完全齿轮、第二不完全齿轮、传动轴、第一齿条与第二齿条。本发明在以沫蝉后胸骨骼的曲线轮廓为仿生原型，设计了仿生弧形跳跃装置。与其他跳跃装置相比，本发明结构简单，空间利用率高，控制简单并能实现连续跳跃。

技术领域

本发明涉及仿生跳跃装置领域。特别涉及一种仿生弧形跳跃装置及其跳跃方法。

背景技术

随着科技发展，机器人的应用越加广泛，许多机器人要求在复杂多变的工况环境下工作，在不确定环境下工作需要机器人有一定的紧急避险能力，机器人中添加跳跃运动能力是有效的解决方案。

生物界中有许多昆虫擅长跳跃，例如：蚤蝼，叶蝉等昆虫，它们利用肌肉将能量缓慢储存至身体的某些材料特殊化区域中，通过快速释放所储存的能量而实现跳跃，这为机器人跳跃行为提供了良好的生物模板，人们通过模仿昆虫的跳跃行为制作出了多种跳跃机构；但是目前仿生跳跃装置存在以下问题：一方面，许多仿生跳跃装置将能量产生装置与储能装置分离，空间需求大，结构安排不合理，导致装置的移植性和通用性差；另一方面，许多跳跃机构不能完成连续跳跃，少数跳跃装置可以通过主动控制完成连续跳跃，控制复杂，适用性不高。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种仿生弧形跳跃装置及其跳跃方法。

一种仿生弧形跳跃装置，包括有外躯体模块与传动模块；外躯体模块包括有下支撑板、第一轴承、第二轴承、仿生弧形弹性板、上支撑板与电机，下支撑板中间固定电机，下支撑板左右两侧分别与第一轴承与第二轴承安装，下支撑板后侧与仿生弧形弹性板下侧固定，仿生弧形弹性板上侧固定上支撑板；

传动模块包括有主动锥齿轮、第一从动锥齿轮、第二从动锥齿轮、第一不完全齿轮、第二不完全齿轮、传动轴、第一齿条与第二齿条，主动锥齿轮的安装孔与电机输出轴固定，主动锥齿轮上方对称安装第一从动锥齿轮与第二从动锥齿轮，第一从动锥齿轮与第二从动锥齿轮的安装孔与传动轴固定，传动轴靠近第一从动锥齿轮一侧安装有第一不完全齿轮，第一不完全齿轮与第一齿条配合，传动轴靠近第一从动锥齿轮一侧的末端与第一轴承固定，传动轴靠近第二从动锥齿轮一侧安装有第二不完全齿轮，第二不完全齿轮与第二齿条配合，传动轴靠近第二从动锥齿轮一侧的末端与第二轴承固定。

仿生弧形弹性板材料为碳纤维增强树脂基复合材料，仿生弧形弹性板的内侧轮廓曲线方程为：

一种仿生弧形跳跃装置的跳跃方法：

机构储能的弹性材料的结构为仿生弧形弹性板，弹性材料的两侧分别安装上支撑板与下支撑板，上支撑板与下支撑板之间安装有电机与传动模块，传动模块由锥齿轮组与不完全齿轮齿条组组成，开始时，电机转动，通过锥齿轮组合带动不完全齿轮旋转，不完全齿轮与齿条啮合时，仿生弧形弹性板储能，不完全齿轮与齿条脱离时，仿生弧形弹性板释能，当不完全齿轮和齿条重新啮合时，进入下一周期，从而实现多次跳跃。

本发明的有益效果是：

1、本发明实现了无需主动控制即可完成连续跳跃。

2、本发明将能量产生装置与传动系统配置于储能材料内侧，结构简单，所需空间少，装置适用性强。

3、本发明适用仿生曲线设计储能材料结构，改善了储能材料的受力情况，提高了装置的储能能力。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为外躯体模块的立体图；

图3为传动模块的立体图；