[发明专利]五关节仿蛙跳跃机器人

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种跳跃机器人，尤其是涉及一种五关节仿蛙跳跃机器人。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，在面对恶劣的环境和复杂的地形时，运动机器人弹跳功能来增强其地形适应和自主运动的能力，是近年来发展较快的一种机器人技术。相比轮式或履带式机器人，跳跃机器人具有突出的越障能力，其运动的爆发性及突然性对于机器人躲避危险是非常有利的。更重要的是跳跃的运动方式具有低能耗特点。此外，研究跳跃机器人有助于对生物奔跑、跳跃运动机理的深入研究了解，对改善目前步行或爬行等迟缓运动方式有很好的启发意义。

目前，国内外对跳跃机器人已经做了大量的研究。在国外，最早的跳跃机器人是1987年麻省理工大学的M.H.Raibert教授研制的单腿弹跳机器人，该机器人做类似于带弹簧的倒立摆的平面运动。在国内，上海交通大学的杨煌普提出了一种单腿跳跃机器人的机构，该机器人与之前采用弹簧的机器人的结构有所不同，它只由旋转关节组成，可实现周期性的翻转跳跃。近年哈尔滨工业大学也开展了相关的项目研究，对青蛙进行生物体结构分析及跳跃运动特征采集，研制了仿蛙跳跃机器人样机。

同时，在中国专利局发布的专利中也有一些仿蛙跳跃机器人，但大部分仿生度不高。仿青蛙跳跃机器人（专利申请号：201210279364.9）通过对前后肢的合理设置，提高了驱动元件的利用率，优化了腿部结构，跳跃性能也不错，但是其后腿对青蛙的仿生程度不高，忽略了腿部结构的完整性，不符合仿生学原理。一种蛙式跳跃机器人（专利申请号：201010194799.4），电机作为动力元件，超越离合器与齿形带等装置作为传动机构，滑块通过传动装置在电机的驱动下可以在导轨上运动，机器人双腿则在滑块的驱动下进行伸展与收缩从而完成跳跃动作。机器人腿部很好的模仿了青蛙后腿，其脚部也加装了弹性元件，但是其起跳后只用脚步弹性元件和髋关节的弹簧来缓冲，缓冲效果不太好，而且其髋关节的弹簧需要拉伸很长距离才能释放，影响了起跳效率。除此之外，仿生蝗虫跳跃机器人（专利申请号：200710072236.6）其腿部结构和黄昔光的仿青蛙跳跃机器人的后腿机构原理一样。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够形象地模拟青蛙的骨骼结构，在跳跃过程中能够获得较大的爆发力，着陆稳定的五关节仿蛙跳跃机器人。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的五关节仿蛙跳跃机器人主要由躯干机构、前肢机构和后肢机构组成；

所述躯干机构包括两个驱动电机、左右侧身体侧板、加固支撑轴、身体后肢挂弹簧轴、电机保护板、第一身体固定板、第二身体固定板、两个同步带传动机构，所述两个同步带传动机构与两个驱动电机连接，两个驱动电机分别通过电机保护板和第一身体固定板与左右侧身体侧板固定，躯干的两端通过轴承与腿部关节轴相连；

所述前肢机构主要包括前肢大腿机构、前肢小腿机构和脚掌机构；所述前肢大腿机构包括左右前肢大腿、肩关节轴和前肢大腿固定板，肩关节轴与左右前肢大腿固定；所述前肢小腿机构包括左右前肢小腿、弹簧安装板、复位弹簧、小腿驱动绳、肘关节轴、小腿加固支撑轴和前肢小腿固定板，所述复位弹簧安装在弹簧安装板和前肢大腿固定板上，小腿驱动绳一端安装在右或左前肢小腿上，小腿驱动绳另一端安装在所述同步带传动机构的同步带轮上，肘关节轴与左右前肢小腿固定；所述脚掌机构包括脚掌、脚掌复位弹簧、脚掌转轴，脚掌通过脚掌转轴安装在左右前肢小腿上，脚掌复位弹簧安装在脚掌和左右前肢小腿上；

所述后肢机构主要包括后肢大腿机构、后肢小腿机构和脚掌机构；所述后肢大腿机构包括左右后肢大腿、踝关节轴、大腿复位弹簧和后肢大腿固定板，所述踝关节轴与左右后肢大腿固定，后肢大腿固定板与左右后肢大腿固定，复位弹簧一端安装在后肢大腿固定板上、另一端安装在后肢挂弹簧轴上；所述后肢小腿机构包括左右后肢小腿、小腿弯曲驱动绳、膝关节轴、小腿前端定滑轮固定板和小腿复位弹簧，所述膝关节轴与左右后肢小腿固定，小腿前端定滑轮固定板与左右后肢小腿固定，小腿弯曲驱动绳一端安装在身体挂弹簧轴上、一端安装在左或右后肢小腿，小腿复位弹簧一端安装在小腿前端定滑轮固定板上、一端安装在后肢大腿固定板上。

本发明还可以包括：