專利名稱：一種單腿跳躍機器人的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種可以自由行走的運輸工具，特別是一種使用單足跳躍方式行走的、 適應崎嶇道路的機器人。
背景技術：
目前公知的單腿跳躍機器人，如美國麻省理工學院學生發(fā)明的單腿跳躍機器人和卡耐基 梅隆大學學生所設計的機器人，它是由身體、活動足、活動足伸縮彈性體、活動足擺動關節(jié)，
活動足擺動控制單元、身體姿態(tài)測量裝置組成。機器人跳動行走過程如下活動足與地面接 觸后，活動足伸縮彈性體壓縮并釋放，使機器人跳起，完成一個行走過程。為保證機器人的 正確姿態(tài)，身體姿態(tài)測量裝置測量機器人觸地前的姿態(tài)，并根據計算，得出使身體平衡和向 前移動所需要的活動足觸地角度，把該角度值輸送給活動足擺動控制單元，調整活動足的擺 動角度，使觸底后地面的作用力恢復身體平衡，并按要求方向前行一'定距離?；顒幼銛[動關 節(jié)使活動足可以相對身體擺動一定角度，同時承擔了跳躍時的沖擊力。但是，現在的單腿跳 機器人，活動足擺動關節(jié)要求兩個方向的擺動，只能采用力'象架式支承或球鉸，不僅結構復 雜，而且由于觸地時的沖擊力很大，活動足擺動控制單元的作動器要求有自鎖特性，但力'象 架或球鉸的與作動器的連接保證自鎖較困難。美國麻省理工學院學生發(fā)明的單腿跳躍機器人 使用力'象架作為活動足擺動關節(jié)，作動器使用電動機驅動的蝸輪蝸桿結構固定在象架上，使 活動足轉動慣量大大增加，這不僅要求較大的驅動力矩，同時也必須增加身體的質量，以減 少活動足擺動時身體的方向轉動，提高控制精度。而卡耐基梅隆大學學生使用球鉸作為活動 足擺動關節(jié)，但使用不帶自鎖的拉索系統(tǒng)作為活動足擺動控制單元的作動器，雖然大大減輕 活動足的轉動慣量，從而使機器人的重量得到減輕。但是，由于不能自鎖，為防止失穩(wěn)，它 的角度擺動范圍很小，因此能夠穩(wěn)定工作的范圍也就很小。
發(fā)明內容
為了克服上述活動足擺動關節(jié)的不足，既能實現關節(jié)的自鎖，又能減少活動足的轉動慣 量，本實用新型提出了一種解決方案，可以解決關節(jié)自鎖，又可減少活動足轉動慣量的問題。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是它有身體、活動足、活動足伸縮彈性 體、活動足擺動關節(jié)，活動足擺動控制單元、身體姿態(tài)測量裝置，其特征在于活動足擺動 關節(jié)是一個只可以在一個方向擺動的鉸支，在活動足和身體之間有可以轉動的足上體和使足 上體保持與身體轉動關系的轉動關節(jié)，用于驅動足上體轉動角度的轉角驅動裝置。把原來的 可以兩個方向轉動的活動足擺動關節(jié)變?yōu)橐粋€可以轉動的轉動關節(jié)和--個與可&相對于身體
轉動的足上體單方向擺動的活動足擺動關節(jié)。通過轉動擺動方向來適應需要活動足在兩個方
向的調節(jié)。具體的工作過程如下-
參當本實用新型所述的機器人在空中時，身體姿態(tài)測量裝置測量身體的傾斜位置，并 把它分解為傾斜角和最大傾斜的方位角，活動足擺動控制單元根據控制策略，驅動 活動足相對身體的擺角，同時利用方位角信號通過轉角驅動裝置使足上體轉動，帶 動潔動足擺劫關節(jié)轉動，轉動到活動足的擺動方向就是傾斜方向，完成活動足的調 整。
*當本實用新型所述的機器人地面接觸后，活動足伸縮彈性體壓縮并釋放，使機器人
沿活動足傾斜角方向跳起，實現一個步距的行走，同時也能調整身體的姿態(tài)。 由于轉動關節(jié)可以采用簡單的軸承座支承，轉動角的驅動主體部分可以放置于身體之 上，通過傳動驅動其轉動?；顒幼銛[動關節(jié)使用簡單的鉸支，只有VI個方向擺動，驅動的作 動器自鎖簡單，可以解決關節(jié)自鎖，又可減少活動足轉動慣量的問題。
本實用新型的有益效果是，可以降低擺角轉動慣量、實現擺角作動器自鎖，有較大的調 節(jié)范圍，結構簡單。


圖1是^:實用新型的結構原理示意圖。
圖中l(wèi).身體，2.活動足，3.活動足伸縮彈性體，4.活動足擺動關節(jié)，5.活動足擺動控制 單元，6.身體姿態(tài)測量裝置，7.足上體，8.轉動關節(jié)，9.轉角驅動裝置。
具體實施方式
在圖l中，轉動關節(jié)(8)可以使用滾動軸承支承，支承于身體(1)和足上體(7)之間， 轉角驅動裝置(9)固定在身體(1)上，它與足上體(7)之間的傳動可以是齒輪、皮帶或曲 柄連桿?；顒幼?2)和足上體(7)之間使用銷和銷孔的方式鉸支，也可以使用用兩個軸承 支承短軸的形式鉸支，還可以使用凸耳的形式鉸支。活動足擺動控制單元(5)的主體固定在 身體(1)上，活動足(2)的驅動可以是在活動足(2)的鉸支部位固接一個蝸輪，活動足擺 動控制單元(5)的輸出為一蝸桿，也可以是在活動足(2)的鉸支部位固接的--個擺桿，活 動足擺動控制單元(5)的輸出為一個可伸縮的推動滑塊與之配合，還可以是固定于活動足兩 端的拉線，通過活動足擺動控制單元(5)兩端同歩拉伸，改變活動足(2)擺角?；顒幼闵?縮彈性體(3)在活動足(2)底端，可以是彈簧，通過彈性力使機器人跳躍，也可以是氣缸， 在觸地后，通過觸發(fā)氣缸通氣，壓縮空氣使機器人跳起，而且控制氣體壓力可以控制跳起高 度，還可以是彈簧和氣缸的結合，利用氣缸補充跳起的能量損失。
權利要求1.一種單腿跳躍機器人，它有身體、活動足、活動足伸縮彈性體、活動足擺動關節(jié)，活動足擺動控制單元、身體姿態(tài)測量裝置，其特征在于活動足擺動關節(jié)是一個只可以在一個方向擺動的鉸支，在活動足和身體之間有可以轉動的足上體和使足上體保持與身體轉動關系的轉動關節(jié)，用于驅動足上體轉動角度的轉角驅動裝置。
2. 根據權利要求1所述的單腿跳躍機器人，其特征在于活動足的鉸支部位固接一個擺桿， 活動足擺動控制單元的輸出為一個可伸縮的推動滑塊與之配合。
3. 根據權利要求1所述的單腿跳躍機器人，其特征在于轉角驅動裝置固定在身體上，它與 足上體之間的傳動是齒輪。
專利摘要一種單腿跳躍機器人，它有身體、活動足、活動足伸縮彈性體、活動足擺動關節(jié)，活動足擺動控制單元、身體姿態(tài)測量裝置，其特征在于活動足擺動關節(jié)是一個只可以在一個方向擺動的鉸支，在活動足和身體之間有可以轉動的足上體和使足上體保持與身體轉動關系的轉動關節(jié)，用于驅動足上體轉動角度的轉角驅動裝置。由于轉動關節(jié)可以采用簡單的軸承座支承，轉動角的驅動主體部分可以放置于身體之上，通過傳動驅動其轉動?；顒幼銛[動關節(jié)使用簡單的鉸支，只有當個方向擺動，驅動的作動器自鎖簡單，可以解決關節(jié)自鎖，又可減少活動足轉動慣量的問題。
文檔編號A63B25/02GK201009950SQ20062014870
公開日2008年1月23日 申請日期2006年10月13日 優(yōu)先權日2006年10月13日
發(fā)明者喆 楊 申請人:喆 楊