[发明专利]一种具有滑翔功能的仿蝗虫跳跃机器人

摘要

本发明公开了一种具有滑翔功能的仿蝗虫跳跃机器人，涉及机器人技术领域。包括躯干结构、缓冲腿结构、滑翔翅结构、跳跃腿结构、驱动模块。缓冲腿结构由四个缓冲腿分支组成，可实现机器人的着陆缓冲。滑翔翅由两个缓冲腿分支和弹簧组成，通过弹簧变形带动滑翔翅的收放实现机器人的滑翔。跳跃腿结构分别由两个六杆机构构成的跳跃腿分支组成，实现机器人的高效跳跃。驱动模块由滑翔翅驱动模块和跳跃腿模块组成，均通过电机带动凸轮压迫弹簧变形实现储能和瞬间释放能量。本发明通过结合缓冲腿结构、滑翔翅结构、跳跃腿结构三种结构，提高了跳跃机器人的越障能力和跳跃性能，实现了机器人的稳定着陆。

主权项

1.一种滑翔功能的仿蝗虫跳跃机器人，其特征在于，包括躯干结构(1)、缓冲腿结构(2)、滑翔翅结构(3)、跳跃腿结构(4)、驱动模块(5)；躯干结构(1)包括左连接板(11)、右连接板(13)、中间连接板(12)三部分；左连接板(11)和右连接板(13)平行，间连接板(12)垂直固定搭在左连接板(11)、右连接板(13)之间；左连接板(11)外侧面下端固定有前后排列的第一缓冲腿支架(111)和第二缓冲腿支架(112)；同样右连接板(13)外侧面下端固定有前后排列的两个缓冲腿支架；上述每个缓冲腿支架安装有一个缓冲腿结构(2)的分支即缓冲腿分支；每一个缓冲腿分支包括具有向下弯折的缓冲大腿(211)、倾斜的缓冲小腿(212)、第一扭簧(213)、第二扭簧(214)，缓冲大腿(211)的一端与缓冲腿支架之间采用轴连接，缓冲大腿(211)在垂直所对应的左连接板(11)、右连接板(13)面内相对缓冲腿支架转动，同时在所对应的左连接板(11)或右连接板(13)与缓冲大腿之间的夹角处安装有第一扭簧(213)，即第一扭簧(213)的一端与左连接板(11)或右连接板(13)固定连接，第一扭簧(213)的另一端与缓冲大腿(211)固定连接，第一扭簧(213)位于缓冲大腿(211)的上方；缓冲大腿(211)的向下弯的另一端与缓冲小腿(212)的一端之间采用轴连接，缓冲小腿在平行于左连接板(11)或右连接板(13)的平面内围绕缓冲大腿(211)可转动；在左连接板同一侧的两个缓冲小腿(212)之间呈八字形倾斜；在左连接板(11)或右连接板(13)同一侧的缓冲小腿(212)所在平面分别与左连接板(11)或右连接板(13)平行；每个缓冲大腿(211)所在平面均垂直左连接板(11)或右连接板(13)；缓冲大腿(211)和缓冲小腿(212)之间采用第二扭簧(214)进行限位，第二扭簧(214)的两端分别固定安装在缓冲大腿(211)和缓冲小腿(212)上；第二扭簧(214)位于八字的外侧；滑翔翅结构(3)包括两个滑翔翅分支和一个第三弹簧(33)三部分；滑翔翅结构位于位于仿蝗虫跳跃机器人的前部；每个滑翔翅分支包括翅膀支架(311)、翅膀转轴(312)、翅膀骨架结构、翼膜(313)四部分；其中，翅膀骨架结构包括第一骨架(314)、第二骨架(315)、第三骨架(316)、第四骨架(317)、第五骨架(318)、第六骨架(319)、第七骨架(320)；翅膀支架(311)为板结构；第一骨架(314)、第二骨架(315)、第三骨架(316)、第四骨架(317)、第五骨架(318)、第六骨架(319)、第七骨架(320)依次平行排开并分别采用轴连接固定到翅膀支架(311)的一侧边上，每个骨架可转动；第一骨架(314)采用凸出的翅膀转轴(312)与翅膀支架(311)轴连接，且翅膀转轴(312)与第一骨架(314)固定为一体；第一骨架(314)、第二骨架(315)、第三骨架(316)、第四骨架(317)、第五骨架(318)、第六骨架(319)、第七骨架(320)采用翼膜(313)连接在一起；两个滑翔翅分支分别采用翅膀支架(311)固定在躯干结构(1)的两侧即对应的左连接板(11)和右连接板(13)上；两个滑翔翅分支的翅膀转轴(312)之间采用扭簧(33)连接，扭簧(33)的两端分别固定并在翅膀转轴(312)上进行螺旋缠绕，使得扭簧(33)非直线伸缩变形能够带动翅膀转轴(312)转动从而驱动对翅膀骨架结构打开和闭合，同时保证两滑翔翅分支的翅膀骨架结构打开和闭合的同步性；跳跃腿结构(4)包括两个跳跃腿分支和一个跳跃腿连杆(43)三部分；两个跳跃腿分支分别位于躯干结构(1)的两侧即对应的左连接板(11)和右连接板(13)相背对的外侧；跳跃腿结构位于仿蝗虫跳跃机器人的后部；每个跳跃腿分支包括连杆连接块(411)、第一连杆(412)、第二连杆(413)、第三连杆(414)、第四连杆(415)、脚套(416)、第四扭簧(417)、长固定柱(418)、短固定柱(419)九部分；各个构件的连接关系为：连杆连接块(411)整体外观为三角板状结构，三个角分别记为角A、角B、角C；连杆连接块(411)通过角A与所在侧对应的左连接板(11)或右连接板(13)采用长固定柱(418)进行轴连接；角B与第一连杆(412)的一端进行轴连接，第一连杆(412)的另一端与第二连杆(413)的一端进行轴连接；第二连杆(413)的另一端嵌套有脚套(416)作为自由端，可以与地面接触；第二连杆(413)的中间某点与第三连杆(414)的一端进行轴连接，第二连杆(413)与第三连杆(414)之间的夹角采用第四扭簧(417)进行连接，即第四扭簧(417)的一端与第二连杆413相连，另一端与第三连杆(414)相连，其初始变形量可根据需要调节，用于跳跃腿跳跃前储能和跳跃时瞬间释能；第三连杆(414)的另一端与连杆连接块(411)的角C进行轴连接；第四连杆(415)的一端与所在侧对应的左连接板(11)或右连接板(13)采用短固定柱(419)进行轴连接，同一个跳跃腿分支的短固定柱(419)与长固定柱(418)固定的同一个左连接板(11)或右连接板(13)上，且长固定柱(418)位于左连接板(11)或右连接板(13)上部，而短固定柱(419)的位置低于长固定柱(418)；第四连杆(415)的另一端与第二连杆(413)的中间某点进行轴连接；第二连杆(413)与第三连杆(414)、第四连杆(415)进行轴连接的部位可以相同，也还可以不同，优选不同；两个跳跃腿分支的两连杆连接块(411)之间采用跳跃腿连杆(43)固定连接，同时带动两连杆连接块(411)转动，并保证两跳跃腿分支实现运动的同步性；驱动模块(5)包括翅膀驱动模块(51)、跳跃腿驱动模块(52)两部分；翅膀驱动模块(51)包括第一电机(511)、第一电机轴(512)、第一凸轮(513)、第二凸轮(514)四部分；各个构件的连接关系为：第一电机(511)与第一电机轴(512)轴接，电机带动电机轴转动，第一电机轴(512)与第三弹簧(33)成直线状态时平行，且第一电机轴(512)与第三弹簧(33)成直线状态时之间的平行距离记为L1，第一电机轴(512)上分别套有并固定第一凸轮(513)和第二凸轮(514)，第一凸轮(513)和第二凸轮(514)具有完全相同的轮廓曲线和结构形式，且平行，第一凸轮(513)和第二凸轮(514)为径向尺寸不等的不规则凸轮结构，第一凸轮(513)和第二凸轮(514)的半径有大于L1的部分和小于或等于L1的部分；第一凸轮(513)和第二凸轮(514)径向边缘可以驱动第三弹簧(33)向前凸或不凸，带动翅膀转轴(312)转动，从而带动整个翅膀骨架结构转动，即实现翅膀骨架结构打开和闭合；第一电机轴(512)一端轴接在左连接板(11)上，另一端轴接在右连接板(13)上；第一电机(511)固连在中间连接板(12)上；跳跃腿驱动模块(52)包括第二电机(512)、第二电机轴(522)、第三凸轮(523)、第四凸轮(524)四部分；各个构件的连接关系为：第二电机(512)与第二电机轴(522)轴接，电机带动电机轴转动；第三凸轮(523)和第四凸轮(524)平行并固定套在第二电机轴(522)上；第一凸轮(513)与第二凸轮(514)具有完全相同的轮廓曲线和结构形式；第二电机轴(522)与跳跃腿连杆(43)平行，且两者之间的平行距离记为L2，第三凸轮(523)和第四凸轮(524)为径向尺寸不等的不规则凸轮结构，第三凸轮(523)和第四凸轮(524)的半径有大于L2的部分和小于或等于L2的部分，通过第三凸轮(523)和第四凸轮(524)径向边缘驱动跳跃腿连杆(43)上下前后移动，从而带动整个跳跃腿结构跳动；第二电机轴(522)一端轴接在左连接板(11)上，另一端轴接在右连接板(13)上；第二电机(521)固连在中间连接板(12)上。