專利名稱：兩自由度仿生彈跳機器人的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種適用于行星探測的微小型彈跳機器人，具體地說，涉及一種兩自 由度仿生彈跳機器人。
背景技術：
美國麻省理工學院公開了一種用于小行星表面探測的微型彈跳機器人 “MICR0B0TS”，其彈跳機構是由絕緣人造橡膠“肌肉”驅動的對稱四連桿機構。由于對稱四 連桿機構只有一個自由度，該彈跳機器人也僅為一個簡單的彈射裝置，彈跳過程中機器人無法保持穩(wěn)定。美國專利說明書US 7 168 513 B2公開了一種用于行星表面探測的彈跳機器人。 所涉及的彈跳機器人的彈跳機構是由四根長度相等的連桿加上兩對齒輪相互連接而組成 的對稱齒輪六桿彈跳機構，由水平方向上加裝的彈簧驅動。該彈跳機器人雖然外形仿生，形 似青蛙，卻只有一個自由度，只具有單一的運動模式，不能調節(jié)起跳的角度，且在跳躍過程 中無法維持機身穩(wěn)定。在中國專利200710072236. 6中公開了一種仿生蝗蟲跳躍機器人。所涉及的跳躍 機器人的起跳機構為四根連桿與彈簧組成的四連桿機構。該跳躍機器人在跳躍過程中機身 穩(wěn)定性亦不理想。
發(fā)明內容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中存在的彈跳機器人無法調整起跳角度和在跳躍過程中維 持機身穩(wěn)定性不理想等問題，提供了一種兩自由度仿生彈跳機器人。這種機器人是一種模 擬袋鼠肢體結構的仿生彈跳機器人，其包括機身裝置、腿部裝置和腳底裝置。機身裝置相當 于袋鼠的身體，由機身、機身支架和機身調姿機構組成；腿部裝置相當于袋鼠的腿，由絲杠 螺母、腿部調姿機構、桿件和彈簧搭接而成，其頂端與機身裝置相連，底端與腳底裝置相連； 腳底裝置相當于袋鼠的腳，由腳底板及固定在腳底板后端部的腳底板支架組成。所述的腿部裝置采用桿長可變的齒輪五桿結構，它包括大腿桿、小腿桿、輔助桿、 絲杠螺母、腿部調姿機構、彈簧和五根關節(jié)軸。絲杠螺母機構包括螺母、絲杠、聯(lián)軸器、絲杠 驅動電機和電機支架。螺母是正面有螺紋通孔和側面有光滑通孔的“Π”形方塊。電機支 架是“T”形薄板，較窄的一端有一個通孔。螺母、絲杠、聯(lián)軸器和絲杠驅動電機呈“一”字分 布。絲杠一端穿過螺母的螺紋通孔與螺母組成螺旋副，另一端與聯(lián)軸器的一端固定。聯(lián)軸 器的另一端與絲杠驅動電機的輸出軸固定。絲杠驅動電機固定在電機支架的中部。大腿桿 是“H”形的桿構件，其一端是位置對稱的兩片直桿，直桿端各有一通孔，另一端是位置對稱 的兩片不完全齒輪，亦各有一通孔。大腿桿和絲杠螺母裝置呈“人”字形分布，其中電機支 架窄的一端伸進大腿桿的兩個不完全齒輪之間，電機支架的通孔和大腿桿不完全齒輪端的 通孔對齊。一根關節(jié)軸穿過電機支架的通孔和大腿桿不完全齒輪端的通孔，其作為鉸鏈軸 使電機支架和大腿桿鉸鏈連接，該鉸鏈相當于袋鼠的髖關節(jié)。腿部調姿機構包括腿部調姿電機、離合器、腿部調姿齒輪和腿部調姿電機固定板，其中腿部調姿電機固定板位于絲杠驅 動電機旁邊，與絲杠驅動電機垂直分布固定在電機支架上表面。腿部調姿電機固定在腿部 調姿電機固定板上表面的一側，其輸出軸與離合器的一端固定。離合器的另一端與腿部調 姿齒輪固定。腿部調姿齒輪與大腿桿的一片不完全齒輪嚙合。小腿桿和輔助桿是頂端為直 桿、底端為不完全齒輪且在兩端各有一個通孔的桿構件，兩者呈“V”字形分布在絲杠螺母機 構和大腿桿的下方，其中小腿桿底端的不完全齒輪和輔助桿底端的不完全齒輪嚙合；小腿 桿頂端位于大腿桿底端的兩片直桿之間且其頂端的通孔與大腿桿底端的通孔對齊，一根關 節(jié)軸穿過該兩通孔使大腿桿和小腿桿鉸鏈連接，該鉸鏈相當于袋鼠的膝關節(jié)；輔助桿頂端 位于螺母的“Π”形槽內且其頂端的通孔與螺母側面的通孔對齊，一根關節(jié)軸穿過該兩通孔 使輔助桿和螺母鉸鏈連接，該鉸鏈相當于輔助膝關節(jié)。彈簧是兩根參數(shù)相同的拉簧，其兩端 分別固定在膝關節(jié)軸和輔助膝關節(jié)軸處的兩端。所述機身裝置包括機身、機身支架和機身調姿機構。其中機身支架是一端開有“U” 形槽，且在“U”形槽端各有一通孔的板構件。機身支架位于絲杠的上方，其“U”形槽端的 兩側靠攏大腿桿的不完全齒輪外側，“U”形槽端的通孔與大腿桿不完全齒輪端的通孔對齊。 穿過大腿桿不完全齒輪端通孔和電機支架通孔的關節(jié)軸同時也穿過機身支架通孔，使機身 支架和大腿桿形成鉸鏈連接。機身為一方形殼體，相當于袋鼠身體，固定在機身支架的上表 面。機身調姿機構包括機身調姿電機、機身調姿齒輪和機身調姿電機固定板。其中機身調 姿電機固定板相對于腿部調姿電機固定板位于絲杠螺母機構的另一側，靠近大腿桿的不完 全齒輪，固定在機身支架“U”形槽的一側。機身調姿電機固定在機身調姿電機固定板的上 表面。機身調姿齒輪與機身調姿電機的輸出軸固定且與大腿桿的不完全齒輪嚙合。所述腳底裝置包括腳底板和腳底板支架。腳底板是一塊前端寬后端窄且?guī)A倒角 的四邊形薄板件，相當于袋鼠的腳掌。腳底板支架是側面有兩個通孔的“U”形槽板件，焊接 固定在腳底板的后端中間部位。腳底板裝置位于腿部裝置的下方，其中小腿桿和輔助桿底 端的不完全齒輪伸入腳底板支架的“U”形槽內，且兩桿底端的通孔分別與腳底板支架側面 的前后兩個通孔對齊。一根關節(jié)軸穿過腳底板支架側面前端的通孔和小腿桿底端的通孔使 得小腿桿與腳底板支架鉸鏈連接，該鉸鏈相當于袋鼠的踝關節(jié)；一根關節(jié)軸穿過腳底板支 架側面后端的通孔和輔助桿底端的通孔使得輔助桿與腳底板支架鉸鏈連接，該鉸鏈相當于 輔助踝關節(jié)。本發(fā)明是腿部裝置和機身裝置各含一個自由度的兩自由度仿生彈跳機器人。機身 裝置利用機身調姿機構通過調節(jié)機身裝置與大腿桿的夾角可實現(xiàn)機身在整個跳躍運動過 程中保持水平狀態(tài)，如果在機身中裝載探測儀器，可滿足彈跳機器人的科學探測要求。腿 部裝置根據(jù)結構變形構造原理，在姿態(tài)調整過程中，采用絲杠螺母機構，將帶軸螺母移動到 絲杠頂端，使彈簧長度縮短，而彈簧的彈性力很小，因此可采用較小功率的腿部調姿電機作 為驅動來完成絲杠螺母機構與大腿桿跳躍準備姿態(tài)；在儲能過程中，利用絲杠螺母機構具 有較大的傳動比，可采用較小功率的絲杠驅動電機作為驅動完成彈簧的拉伸以實現(xiàn)能量存 儲，且可通過儲能過程完成時螺母停止在絲杠上的不同位置來調整腿部機構在起跳前的不 同準備姿勢，以實現(xiàn)彈跳機器人起跳角度的調節(jié)。本發(fā)明結構簡單可靠，可在跳躍過程中保 持機身穩(wěn)定，可實現(xiàn)起跳角度的調節(jié)，且只需要小功率的電機驅動即可完成彈跳機器人的 能量存儲與釋放，適用于行星探測等多種用途的彈跳機器人。
下面結合附圖對本發(fā)明兩自由度仿生彈跳機器人的實施方式作進一步詳細描述。圖1是本發(fā)明兩自由度仿生彈跳機器人的結構示意圖。圖2是本發(fā)明兩自由度仿生彈跳機器人的腿部裝置示意圖。圖3是本發(fā)明兩自由度仿生彈跳機器人的大腿桿示意圖。圖4是本發(fā)明兩自由度仿生彈跳機器人的小腿桿示意圖。圖5是本發(fā)明兩自由度仿生彈跳機器人的輔助桿示意圖。圖6是本發(fā)明兩自由度仿生彈跳機器人的絲杠螺母機構示意圖。圖7是本發(fā)明兩自由度仿生彈跳機器人的螺母示意圖。圖8是本發(fā)明兩自由度仿生彈跳機器人的電機支架示意圖。圖9是本發(fā)明兩自由度仿生彈跳機器人的腿部調姿機構示意圖。圖10是本發(fā)明兩自由度仿生彈跳機器人的腿部調姿機構俯視圖。圖11是本發(fā)明兩自由度仿生彈跳機器人的機身裝置示意圖。圖12是本發(fā)明兩自由度仿生彈跳機器人的機身支架示意圖。圖13是本發(fā)明兩自由度仿生彈跳機器人的腳底裝置示意圖。圖14是本發(fā)明兩自由度仿生彈跳機器人的能量存儲過程示意圖。圖15是本發(fā)明兩自由度仿生彈跳機器人的彈跳過程示意圖。
具體實施例方式圖1示出了本發(fā)明兩自由度仿生彈跳機器人的結構，它包括由機身裝置、腿部裝 置和腳底裝置組成。所述的機身裝置由機身6、機身支架37和機身調姿機構組成；腿部裝置由絲杠螺 母機構、腿部調姿機構、桿件和彈簧14搭接而成，其頂端與機身裝置相連接，底端與腳底裝 置相連接；腳底裝置由腳底板1及固定在腳底板1后端的腳底板支架2組成。如圖2所示，所述的腿部裝置采用桿長可變的齒輪五桿結構，包括大腿桿9、小腿 桿10、輔助桿3、絲杠螺母機構、腿部調姿機構、彈簧14和五根細長光滑的關節(jié)軸，其中五 根關節(jié)軸分別是髖關節(jié)軸15、膝關節(jié)軸19、踝關節(jié)軸11、輔助踝關節(jié)軸12和輔助膝關節(jié)軸 13。如圖6、圖7和圖8所示，絲杠螺母機構包括螺母4、絲杠5、聯(lián)軸器四、絲杠驅動電機8 和電機支架18，其中螺母4是正面有一個螺紋通孔和側面有一個光滑通孔的“Π”形方塊； 絲杠5是普通尖牙螺紋絲杠，其外螺紋和螺母正面螺紋通孔31的內螺紋參數(shù)一致可相互配 合；絲杠驅動電機8是直流減速電機；電機支架18是“T”形薄板，其較窄的一端有一個通 孔。螺母4、絲杠5、聯(lián)軸器四和絲杠驅動電機8呈“一”字分布。絲杠5 —端穿過螺母正 面螺紋通孔31與螺母4螺旋副連接，另一端與聯(lián)軸器四的一端固定。聯(lián)軸器四的另一端 與絲杠驅動電機8的輸出軸固定。絲杠驅動電機8固定在電機支架18的上表面中部。如 圖3所示，大腿桿9是“H”形的桿構件，其下端是位置對稱的兩片直桿，上端是位置對稱的 兩片模數(shù)為1的漸開線不完全標準直齒輪，且在兩端各有一個通孔。如圖2所示，大腿桿9 和絲杠螺母裝置呈“人”字形分布，其中電機支架18窄的一端伸進大腿桿不完全齒輪21之 間，電機支架通孔32和大腿桿不完全齒輪端通孔20對齊。髖關節(jié)軸15穿過大腿桿不完全齒輪端通孔20和電機支架通孔32，其作為鉸鏈軸使電機支架18和大腿桿9形成鉸鏈連接， 絲杠螺母機構和大腿桿9可繞髖關節(jié)軸15相對轉動。如圖9和圖10所示，腿部調姿機構 包括腿部調姿電機16、離合器33、腿部調姿齒輪34和腿部調姿電機固定板17，其中腿部調 姿電機16為直流減速電機，離合器33是響應靈敏的大扭矩微型離合器，腿部調姿齒輪34 是模數(shù)為1的漸開線標準直齒輪，腿部調姿電機固定板17是長方形板。如圖2所示，腿部 調姿電機固定板17位于絲杠驅動電機8旁邊，與絲杠驅動電機8垂直排列固定在電機支架 18的上表面。腿部調姿電機16固定在腿部調姿電機固定板17上表面的一側，其輸出軸與 離合器33的一端固定。離合器33的另一端與腿部調姿齒輪34固定。腿部調姿齒輪34與 圖2所示的大腿桿不完全齒輪21的外側那片不完全齒輪嚙合，該齒輪副的傳動比為0.4，即 腿部調姿齒輪34的分度圓直徑與大腿桿不完全齒輪21的分度圓直徑之比為0. 4。如圖4 和圖5所示，小腿桿10和輔助桿3是上端為直桿、下端為不完全齒輪且在兩端各有一個通 孔的桿構件，其中小腿桿10和輔助桿3的不完全齒輪是模數(shù)為1的漸開線標準直齒輪；小 腿桿10兩端通孔間長度與輔助桿3兩端通孔間長度之比為20 11;輔助桿3的兩端通孔 間長度與大腿桿9的兩端通孔間長度相等。如圖2所示，小腿桿10和輔助桿3呈“V”字形 分布在絲杠螺母裝置和大腿桿9的下方，兩者底端的小腿桿不完全齒輪23與輔助桿不完全 齒輪觀嚙合且傳動比為2. 46，即小腿桿不完全齒輪23的分度圓直徑與輔助桿不完全齒輪 28的分度圓直徑之比為2. 46。小腿桿10的直桿端伸入大腿桿9的兩片直桿之間，且小腿 桿直桿端通孔25與大腿桿直桿端通孔22對齊。膝關節(jié)軸19穿過小腿桿直桿端通孔25與 大腿桿直桿端通孔22，作為鉸鏈軸使大腿桿9和小腿桿10鉸鏈連接，該鉸鏈相當于膝關節(jié)。 輔助桿3的直桿端伸入螺母4的“ Π ”形槽內，且輔助桿直桿端通孔沈與螺母側面通孔30 對齊。輔助膝關節(jié)軸13穿過輔助桿直桿端通孔沈與螺母側面通孔30，作為鉸鏈軸使輔助 桿3和螺母4鉸鏈連接，該鉸鏈相當于輔助的膝關節(jié)。彈簧14是兩根參數(shù)相同的拉簧，其 兩端分別固定在膝關節(jié)軸19和輔助膝關節(jié)軸13的兩端。如圖11、圖12和圖1所示，機身裝置包括機身6、機身支架37和機身調姿機構。 其中機身支架37是含“U”形槽并且在該“U”形槽端有一個通孔的板構件。機身支架37位 于絲杠5的上方，其“U”形槽端的兩側靠攏大腿桿不完全齒輪21外側，且“U”形槽端的機 身支架通孔38與大腿桿不完全齒輪端通孔20對齊。穿過大腿桿不完全齒輪端通孔20和 電機支架通孔32的髖關節(jié)軸15同時穿過機身支架通孔38，使機身支架37和大腿桿9鉸 鏈連接。機身6是一個方形殼體，固定在機身支架37的上表面。機身調姿機構包括機身調 姿電機7、機身調姿齒輪35和機身調姿電機固定板36，其中機身調姿電機固定板36是長方 形板，相對于腿部調姿電機固定板17位于絲杠螺母機構的另一側，靠近大腿桿不完全齒輪 21，固定在機身支架37 “U”形槽的一側。機身調姿電機7是響應靈敏且高轉速大轉矩的步 進電機，固定在機身調姿電機固定板36的上表面。機身調姿齒輪35是模數(shù)為1的漸開線 標準直齒輪，與機身調姿電機7的輸出軸固定，并與大腿桿不完全齒輪21嚙合，該齒輪副的 傳動比為0. 5，即機身調姿齒輪35的分度圓直徑與大腿桿不完全齒輪21的分度圓直徑之比 為0. 5。機身調姿電機7驅動機身調姿齒輪35轉動，帶動大腿桿不完全齒輪21相反方向轉 動，這樣可以調節(jié)機身裝置與大腿桿9之間的夾角，從而實現(xiàn)機身6的水平位置調節(jié)。如圖13所示，腳底裝置包括腳底板1和腳底板支架2。腳底板1是前端寬后端窄 且?guī)A倒角的四邊形薄板構件，類似于腳掌。腳底板支架2固定焊接在腳底板1的后端中部，其是側面有兩個通孔的“U”形槽板構件，該側面兩通孔分別為輔助踝關節(jié)軸安裝孔39 和踝關節(jié)軸安裝孔40。如圖1所示，腳底板裝置位于腿部裝置的下方，其中小腿桿10和輔 助桿3底端的不完全齒輪伸入腳底板支架2的“U”形槽內，小腿桿不完全齒輪端通孔M與 踝關節(jié)安裝孔40對齊，輔助桿不完全齒輪端通孔27與輔助踝關節(jié)軸安裝孔39對齊。踝關 節(jié)軸11穿過小腿桿不完全齒輪端通孔M與踝關節(jié)安裝孔40，作為鉸鏈軸使小腿桿10與腳 底板支架2鉸鏈連接，該鉸鏈相當于踝關節(jié)。輔助踝關節(jié)軸12穿過輔助桿不完全齒輪端通 孔27與輔助踝關節(jié)軸安裝孔39，作為鉸鏈軸使輔助桿3和腳底板支架2鉸鏈連接，該鉸鏈 相當于輔助的踝關節(jié)。圖14和圖15為本發(fā)明兩自由度仿生彈跳機器人的能量存儲與彈跳工作過程的兩 個階段。如圖14所示，當彈跳機器人完成前一次彈跳過程后蹲立在地面41上，機身6處于 水平狀態(tài)，腿部裝置處于伸展狀態(tài)，腿部調姿機構的離合器33處于脫開狀態(tài)。當彈跳機器 人準備儲能時，絲杠驅動電機8啟動，絲杠驅動電機8的輸出軸旋轉，通過聯(lián)軸器四帶動絲 杠5轉動。由于螺母4與輔助桿3鉸鏈連接無法跟隨絲杠5 —起轉動，因此絲杠5與螺母4 相對轉動，使得螺母4沿著絲杠5向絲杠驅動電機8靠近。螺母4的移動帶動小腿桿10和 輔助桿3分別繞踝關節(jié)軸11和輔助踝關節(jié)軸12相向轉動，小腿桿10與輔助桿3之間的夾 角變小，這使固定在輔助膝關節(jié)軸13和膝關節(jié)軸19上的彈簧14長度縮短。當螺母4沿著 絲杠5移動到一定位置時，絲杠驅動電機8停止運轉。此時，腿部調姿機構的離合器33由 脫開狀態(tài)轉為嚙合狀態(tài)，腿部調姿電機16啟動，腿部調姿電機16的輸出軸開始運轉。腿部 調姿電機16輸出軸的動力通過離合器33傳遞給腿部調姿齒輪34，腿部調姿齒輪34開始轉 動。由于腿部調姿齒輪34與大腿桿不完全齒輪21嚙合，因此腿部調姿齒輪34和大腿桿不 完全齒輪21分別朝相反方向轉動，這使得絲杠螺母機構與大腿桿9繞髖關節(jié)軸15朝相反 方向擺動，絲杠螺母機構與大腿桿9之間的夾角增大。當絲杠螺母機構與大腿桿9擺動到 一定位置時，腿部調姿電機16停止轉動。由于腿部調姿電機16是直流減速電機，具有自鎖 功能，因此當其停止轉動時能鎖定腿部調姿齒輪34，從而使得絲杠螺母機構和大腿桿9之 間保持一定的夾角大小不變。腿部調姿電機16停止運轉后，絲杠驅動電機8反向啟動，絲 杠驅動電機8的輸出軸通過聯(lián)軸器四驅動絲杠5反向轉動，螺母4沿著絲杠5向遠離絲杠 驅動電機8的方向移動，小腿桿10與輔助桿3之間的夾角逐漸增大，使得彈簧14被拉伸而 存儲彈性能。當螺母4移動到絲杠5末端的一定位置時，絲杠驅動電機8停止，彈簧14被 拉伸到一定長度，彈跳機器人的儲能階段完成。在彈跳機器人的儲能過程中，機身調姿電機 7根據(jù)機身6的位置正向或反向運轉，通過調節(jié)機身裝置與大腿桿9之間的夾角大小以保持 機身6隨時處于水平位置狀態(tài)。如圖15所示，彈跳機器人儲能過程完成后，腿部調姿機構的離合器33由嚙合狀態(tài) 轉為脫開狀態(tài)，使絲杠螺母機構和大腿桿9可以繞髖關節(jié)軸15相對擺動。彈簧14開始釋放 彈性能，拉動其兩端所固定的輔助膝關節(jié)軸13和膝關節(jié)軸19，使得大腿桿9與絲杠螺母機 構之間的夾角以及小腿桿10與輔助桿3之間的夾角迅速變小，同時機身調姿電機7運轉， 調節(jié)機身裝置與大腿桿9之間的夾角，使得機身6保持水平姿態(tài)向前上方加速運動。當彈 簧14的彈性能釋放完全后，機身6的速度達到最大值，拉動腳底裝置脫離地面41，實現(xiàn)其彈 跳運動。在跳躍騰空過程中，機身調姿電機7繼續(xù)運轉，通過調節(jié)機身裝置與大腿桿9之間 的夾角大小使得機身6保持水平姿態(tài)，而整個彈跳機器人的質心在跳躍騰空過程中以拋物線曲線運動，下落時，彈跳機器人的腳底板1先著地，然后整個彈跳機器人停落在地面。
本發(fā)明兩自由度仿生彈跳機器人其結構簡單，工作可靠，可以在跳躍騰空過程中 保持機身的穩(wěn)定，可以實現(xiàn)起跳角度的調節(jié)，而且只需要小功率的電機驅動即可完成彈跳 機器人的能量存儲與釋放，適用于行星探測等多種用途的彈跳機器人。
權利要求
1.一種兩自由度仿生彈跳機器人，它包括機身裝置、腿部裝置和腳底裝置，其腿部裝置 頂端與機身裝置、底端與腳底裝置均采用連接軸鉸鏈連接，其特征在于所述腿部裝置采用 桿長可變的齒輪五桿結構，其螺母(4)為正面有一螺紋通孔和側面有一光滑通孔的“Π”形 方塊；絲杠(5)的一端穿過螺母正面螺紋通孔(31)與螺母(4)螺旋副連接，另一端與聯(lián)軸 器09)的一端固定，聯(lián)軸器09)的另一端與絲杠驅動電機(8)的輸出軸固定。
2.根據(jù)權利要求1所述的兩自由度仿生彈跳機器人，其特征在于腿部裝置的大腿桿 (9)為“H”形的桿構件，其下端是位置對稱的兩片直桿，上端是位置對稱的兩片模數(shù)為1的 漸開線不完全標準直齒輪，且在兩端各有一通孔，大腿桿(9)與絲杠螺母機構呈“人”字形 分布。
3.根據(jù)權利要求1所述的兩自由度仿生彈跳機器人，其特征在于小腿桿(10)兩端通 孔間長度與輔助桿C3)兩端通孔間長度之比為20 11，輔助桿C3)兩端通孔間長度與大腿 桿(9)兩端通孔間長度相等，腿部調姿齒輪(34)的分度圓直徑與大腿桿不完全齒輪 的分度圓直徑之比為0. 4 ；小腿桿不完全齒輪的分度圓直徑與輔助桿不完全齒輪08) 的分度圓直徑之比為2. 46。
4.根據(jù)權利要求1所述的兩自由度仿生彈跳機器人，其特征在于所述機身裝置的機 身支架(37)是含“U”形槽并且在該“U”形槽端有一通孔的板構件，機身為一方形殼體固定 在機身支架(37)上表面，機身調姿機構安裝在機身支架“U”形槽的一側，其機身調姿電機 固定板(36)固定在機身支架“U”形槽的一側上表面，機身調姿電機(7)固定在機身調姿電 機固定板(36)的上表面，機身調姿齒輪(3 與機身調姿電機(7)的輸出軸固定且與大腿 桿不完全齒輪嚙合；機身調姿齒輪(3 是模數(shù)為1的漸開線標準直齒輪，其分度圓直 徑與大腿桿不完全齒輪的分度圓直徑之比為0.5。
5.根據(jù)權利要求1所述的兩自由度仿生彈跳機器人，其特征在于所述腳底裝置的腳 底板(1)為前端寬后端窄且?guī)A倒角的四邊形薄板構件，腳底板支架O)固定焊接在腳底 板⑴的后端中部、其側面有兩個通孔的“U”形槽板構件，其中小腿桿(10)和輔助桿(3) 底端的不完全齒輪伸入腳底板支架O)的“U”形槽內，踝關節(jié)軸(11)穿過小腿桿不完全齒 輪端通孔04)與踝關節(jié)安裝孔(40)，作為鉸鏈軸使小腿桿(10)與腳底板支架( 鉸鏈連 接，輔助踝關節(jié)軸(12)穿過輔助桿不完全齒輪端通孔(XT)與輔助踝關節(jié)軸安裝孔(39)，作 為鉸鏈軸使輔助桿( 和腳底板支架( 鉸鏈連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種兩自由度仿生彈跳機器人，它包括機身裝置、腿部裝置和腳底裝置。機身裝置是利用機身調姿機構通過調節(jié)機身裝置與大腿桿的夾角實現(xiàn)機身在整個跳躍過程中保持水平狀態(tài)。腿部裝置根據(jù)結構變形構造原理，在姿態(tài)調整過程中采用絲杠螺母機構，將帶軸螺母移動使彈簧伸長縮短，用腿部調姿電機作為驅動來完成絲杠螺母機構與大腿桿跳躍準備姿態(tài)；在儲能過程中，利用絲杠螺母機構具有較大的傳動比，采用較小功率的絲杠驅動電機來完成彈簧的拉伸以實現(xiàn)能量存儲，通過儲能過程完成時螺母停止在絲杠上的不同位置來調整腿部裝置在起跳前的不同準備姿勢，以實現(xiàn)彈跳機器人起跳角度的調節(jié)。本發(fā)明結構簡單可靠，適用于行星探測等多種用途的彈跳機器人。
文檔編號B62D51/00GK102050156SQ20091021880
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月5日 優(yōu)先權日2009年11月5日
發(fā)明者張銘, 楊方, 柏龍, 葛文杰, 陳曉紅 申請人:西北工業(yè)大學