[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

摘要

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。

主权项

1.一种可空中调姿及落地能量回收的足滚式间歇弹跳机器人，其特征在于: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，所述跳跃机构包括伺服电机、第二舵机、梯形丝杆、联轴器、剖分螺母、凸轮、棘爪、棘轮、躯干、大腿、小腿、脚底板、脚底板支架、后支撑杆、助跳脚、第四弹簧、第五弹簧、弹簧连接件，其中，伺服电机与梯形丝杆固定在躯干内部，伺服电机输出轴与梯形丝杆一端通过联轴器连接，梯形丝杆的两端装有深沟球轴承，剖分螺母安装在梯形丝杆上，大腿一端与躯干前端通过轴铰接，另一端与小腿铰接，弹簧连接件固定在大腿上，脚底板与脚底板支架固连，脚底板支架一端和小腿通过轴铰接，另一端和后支撑杆一端通过轴铰接，后支撑杆另一端和剖分螺母装置通过轴铰接，助跳脚固定在后支撑杆上，第四弹簧一端安装在后支撑杆和剖分螺母的铰接轴上，另一端固定在大腿和小腿的铰接轴上；第二舵机位于躯干的前部，第二舵机的前端装有凸轮，棘爪通过轴安装在躯干上，且相对躯干进行转动，棘轮通过螺钉安装在大腿上，第五弹簧一端固定在躯干外侧，另一端安装在棘爪轴上，在第五弹簧的作用下，棘爪与棘轮啮合，凸轮转动时棘爪与棘轮脱开，第四弹簧存储的能量释放出来实现跳跃；所述空中调姿及落地缓冲、能量回收机构包括剖分螺母装置、第一弹簧、第一钢丝绳、第二弹簧、推杆、推杆轮、推杆挡板、前腿、第三弹簧，剖分螺母装置包括后滑块、铜轴套、螺母壳体、导杆、后滑块导轨、第六弹簧；后滑块和螺母壳体通过铜轴套套装在梯形丝杆上，两个剖分螺母位于螺母壳体内，剖分螺母与壳体之间装有导杆，在导杆的中间部位装有第三弹簧，并通过导杆进行定位和导向，后滑块导轨一端与后滑块固连，另一端安装在螺母壳体内，后滑块导轨的导轨斜面与剖分螺母的斜面相配合，使剖分螺母压紧，第二弹簧用于实现剖分螺母与梯形丝杆啮合，剖分螺母上有弹簧安装孔，第六弹簧安装在两个剖分螺母中间，实现剖分螺母和梯形丝杆脱开；第一弹簧一端固定在螺母壳体上，另一端通过第一钢丝绳安装在躯干上，推杆安装在后滑块上，推杆轮通过深沟球轴承安装在推杆上，推杆挡板固定在大腿上，第三弹簧一端固定在躯干上，另一端安装在前腿上，在落地过程中实现缓冲和蓄能的作用；所述复位、转向、滚动一体化圆弧腿机构包括第一步进电机、第二步进电机、第三步进电机、第四步进电机、第一舵机、固定架、同步带轮、第一同步带、第二同步带、壳体、小锥齿轮、大锥齿轮、第一圆弧腿、第二圆弧腿、第三圆弧腿、第四圆弧腿、舵盘、安装架、第二钢丝绳、第三钢丝绳，其中，第一圆弧腿、第二圆弧腿、第三圆弧腿和第四圆弧腿为结构相同的部件，四个圆弧腿两两相对固连在躯干两侧，四个步进电机分别控制对应的圆弧腿，各步进电机通过固定架安装在安装架上，步进电机输出轴上安装有深沟球轴承和同步带轮，同步带轮和壳体连接，小锥齿轮与大锥齿轮位于壳体内相互啮合，小锥齿轮与步进电机输出轴固连，大锥齿轮与传动轴一端固连，传动轴另一端与圆弧腿固连，躯干同侧的两个同步带轮通过同步带连接，同侧的圆弧腿转动方向相同，躯干前部两个壳体分别通过第一钢丝绳和第二钢丝绳与舵盘连接，舵盘固定在第一舵机转轴上，第一舵机和步进电机控制四个圆弧腿与躯干的角度，实现复位、转向、滚动运动。