專利名稱：基于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人垂直彈跳機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及彈跳機(jī)器人，尤其涉及一種垂直彈跳機(jī)器人。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用十分廣泛，特別是較為險(xiǎn)惡或人們不易到達(dá)的環(huán)境，如考古 中對(duì)墓室的探測(cè)、對(duì)外星球的探索、軍事偵察以及反恐活動(dòng)等。上述的這些場(chǎng)合一般地勢(shì)較 為復(fù)雜，可能存在各種障礙物，這就要求機(jī)器人具有很強(qiáng)的自主運(yùn)動(dòng)能力，越過(guò)這些障礙。 而當(dāng)前機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式主要是多輪驅(qū)動(dòng)和仿生的步行或爬行，對(duì)于一些較高大的障礙， 上述機(jī)器人的的運(yùn)動(dòng)形式難以逾越或越障效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于對(duì)于具有行走功能的機(jī)器人提供一種垂直彈跳機(jī)構(gòu)，使其在遇有 障礙物時(shí)，能夠高效快速地逾越。一種基于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人垂直彈跳機(jī)構(gòu)，其特征在于包括底座、垂直固定于底 座上的側(cè)導(dǎo)柱、安裝于側(cè)導(dǎo)柱上可沿側(cè)導(dǎo)柱上下自由移動(dòng)的上蓋板；還包括固定于上蓋板 上的中心電機(jī)，以及固定于底座上的位于中心電機(jī)下方的中心導(dǎo)柱，以及固連于中心電機(jī) 下端輸出軸并通過(guò)中心盲孔與中心導(dǎo)柱配合的中心圓柱凸輪，該中心圓柱凸輪上具有凹槽 結(jié)構(gòu)，凹槽沿圓柱360度展開為兩條斜凹槽和兩條豎直凹槽，一條斜凹槽的末端與另一條 斜凹槽的首端各通過(guò)一條豎直凹槽連接；還包括兩個(gè)對(duì)稱固定于相應(yīng)側(cè)導(dǎo)柱上的與中心圓 柱凸輪的凹槽配合的凸起桿；還包括兩個(gè)鉸接于上蓋板和底座之間的折桿機(jī)構(gòu)，每個(gè)折桿 機(jī)構(gòu)包括一根一端與上蓋板通過(guò)第一圓柱銷軸鉸接的上斜桿、一根一端與底座通過(guò)第二圓 柱銷軸鉸接的下斜桿，且上斜桿與下斜桿之間通過(guò)第三圓柱銷軸相互鉸接；兩個(gè)折桿機(jī)構(gòu) 之間通過(guò)水平拉伸彈簧連接。本發(fā)明利用中心圓柱凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其外表面上的螺旋槽受外力作用會(huì)同時(shí)向下移 動(dòng)，帶動(dòng)六桿機(jī)構(gòu)發(fā)生變形，機(jī)構(gòu)重心下移，同時(shí)拉伸彈簧產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，使機(jī)器人產(chǎn)生跳躍， 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，運(yùn)動(dòng)可靠性高。本發(fā)明的機(jī)器人垂直彈跳運(yùn)動(dòng)與移動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式相結(jié)合可以 越過(guò)數(shù)倍于自身的高度，可以顯著地提高機(jī)器人的越障能力和活動(dòng)范圍，在考古、反恐、地 質(zhì)勘探等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。本發(fā)明的機(jī)器人可作為對(duì)外星探測(cè)的一種較佳運(yùn)動(dòng)機(jī) 構(gòu)，因?yàn)橐话阃庑乔?，例如月球與火星表面重力加速度明顯低于地球，彈跳運(yùn)動(dòng)可以充分利 用這一點(diǎn)，從而完成高效率的運(yùn)動(dòng)。上述第一圓柱銷軸、第二圓柱銷軸、第三圓柱銷軸上安裝有用于軸向鉸接定位的卡黃。上述水平拉伸彈簧可以安裝于第三圓柱銷軸上。水平拉伸彈簧安裝于該位置上， 可使彈簧獲得最大的變形量，提高機(jī)構(gòu)彈跳能力。


圖1為本發(fā)明垂直彈跳機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1所示垂直彈跳機(jī)構(gòu)的俯視圖；圖3為圖1所示垂直彈跳機(jī)構(gòu)中的圓柱凸輪圖； 圖4為圖1所示垂直彈跳機(jī)構(gòu)的三維裝配圖； 圖5為圖1所示垂直彈跳機(jī)構(gòu)中的圓柱凸輪上的螺旋形凹槽展開圖； 圖中標(biāo)號(hào)名稱1.中心電機(jī)，2.上蓋板，3.中心圓柱凸輪，4.上斜桿，5.側(cè)導(dǎo)柱，6. 橫桿，7.下斜桿，8.底座，9.中心導(dǎo)柱，10.螺釘，11.第二圓柱銷，12.第三圓柱銷，13. 卡簧，14.水平拉伸彈簧，15.第一圓柱銷。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明的機(jī)器人的垂直彈跳機(jī)構(gòu)，包括中心電機(jī)1、中心圓柱凸輪3、 上蓋板2、底座8、兩個(gè)上斜桿4、兩個(gè)下斜桿7、四個(gè)側(cè)導(dǎo)柱5、中心導(dǎo)柱9、橫桿6、水平拉伸 彈簧14，所述的中心電機(jī)1安裝在上蓋板2上，兩個(gè)上斜桿4分別有一端與上蓋板通過(guò)第一 圓柱銷15鉸接，并把鉸接處通過(guò)卡簧13沿圓柱銷軸向固定，兩個(gè)下斜桿7分別有一端通過(guò) 第二圓柱銷11與底座8鉸接，并把鉸接處通過(guò)卡簧13沿圓柱銷11軸向固定，上斜桿4與 下斜桿7分別通過(guò)第三圓柱銷12鉸接，并把鉸接處通過(guò)卡簧13沿圓柱銷軸向固定，對(duì)應(yīng)于 圓柱銷的兩個(gè)端部分別連接兩個(gè)水平拉伸彈簧14。上蓋板2、底座8與上斜桿4、下斜桿7 組成六桿機(jī)構(gòu)。上蓋板2與底座8間安裝有四個(gè)導(dǎo)柱5，導(dǎo)柱5的一端做成凸臺(tái)，另一端做 成螺紋，導(dǎo)柱5與底座8通過(guò)螺紋固定連接并保持垂直，上蓋板2可以沿四個(gè)導(dǎo)柱5上下滑 動(dòng)。中心圓柱凸輪3的外表面上開有螺旋形凹槽與豎直形凹槽，凹槽沿圓柱360度展開為 兩條斜凹槽和兩條豎直凹槽，兩條斜凹槽的末端各通過(guò)一條豎直凹槽連接。左、右兩邊的兩 個(gè)導(dǎo)柱5上分別對(duì)稱安裝有橫桿6，橫桿6通過(guò)兩個(gè)螺釘10固定安裝在兩個(gè)側(cè)導(dǎo)柱5上，兩 個(gè)橫桿6的中間分別加工有凸起桿，橫桿6上的凸起桿與中心圓柱凸輪3的凹槽配合。中 心圓柱凸輪3的下端中心位置開有一定深度的中心孔，中心導(dǎo)柱9的一端通過(guò)螺紋固定安 裝在底座8的中心位置，中心導(dǎo)柱9的另一端伸入中心圓柱凸輪3下端的中心孔中，中心圓 柱凸輪3可以沿著中心導(dǎo)柱9上下移動(dòng)一定距離。電機(jī)1通過(guò)螺栓固定在上蓋板上。電機(jī)1輸出軸與中心圓柱凸輪3的上伸出軸連 接。電機(jī)1帶動(dòng)中心圓柱凸輪3旋轉(zhuǎn)時(shí)，中心圓柱凸輪3在橫桿6的中間凸起桿的作用下 會(huì)同時(shí)沿著中心導(dǎo)柱9向下移動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)上蓋板2等零件向下移動(dòng)，六桿機(jī)構(gòu)發(fā)生變形， 連在兩根第三圓柱銷12上的兩根水平拉伸彈簧14逐漸被拉長(zhǎng)，儲(chǔ)存彈性勢(shì)能。當(dāng)橫桿6上 的凸起桿沿著斜凹槽運(yùn)動(dòng)到豎直凹槽上端時(shí)，中心圓柱凸輪3不再受橫桿6的中間凸起桿 豎直方向的作用力，此時(shí)水平拉伸彈簧14突然收縮，帶動(dòng)四個(gè)斜桿，使上蓋板2向上運(yùn)動(dòng)， 上蓋板2帶動(dòng)中心圓柱凸輪3、電機(jī)1、側(cè)導(dǎo)柱5等向上運(yùn)動(dòng)，底座8在側(cè)導(dǎo)柱5的帶動(dòng)作用 下脫離地面彈起，最終機(jī)構(gòu)跳起。由于物體的慣性，垂直彈跳機(jī)器人會(huì)以一定的速度離開地 面作上下彈跳運(yùn)動(dòng)。若機(jī)器人此前是以一定的速度做水平運(yùn)動(dòng)，向上彈跳運(yùn)動(dòng)與慣性的水 平運(yùn)動(dòng)的結(jié)合就形成了逾越障礙的跳躍運(yùn)動(dòng)。當(dāng)垂直彈跳機(jī)器人再次落地時(shí)，便可再次進(jìn) 入彈跳的開始階段。
權(quán)利要求
1.一種基于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人垂直彈跳機(jī)構(gòu)，其特征在于包括底座(8)、垂直固定于底座(8)上的側(cè)導(dǎo)柱(5)、安裝于側(cè)導(dǎo)柱上可沿側(cè)導(dǎo)柱上下 自由移動(dòng)的上蓋板(2);還包括固定于上蓋板上的中心電機(jī)(1)，以及固定于底座(8)上的位于中心電機(jī)(1)下 方的中心導(dǎo)柱(9)，以及固連于中心電機(jī)(1)下端輸出軸并通過(guò)中心盲孔與中心導(dǎo)柱(9)配 合的中心圓柱凸輪(3)，該中心圓柱凸輪(3)上具有螺旋形凹槽結(jié)構(gòu)，凹槽沿圓柱360度展 開為兩條斜凹槽和兩條豎直凹槽，一條斜凹槽的末端與另一條斜凹槽的首端各通過(guò)一條豎 直凹槽連接；還包括兩個(gè)對(duì)稱固定于相應(yīng)側(cè)導(dǎo)柱(5)上的與中心圓柱凸輪(3)的凹槽配合 的凸起桿；還包括兩個(gè)鉸接于上蓋板(2)和底座(8)之間的折桿機(jī)構(gòu)，每個(gè)折桿機(jī)構(gòu)包括一根 一端與上蓋板(2)通過(guò)第一圓柱銷軸(15)鉸接的上斜桿(4)、一根一端與底座(8)通過(guò)第二 圓柱銷軸(11)鉸接的下斜桿(7)，且上斜桿(4)與下斜桿(7)之間通過(guò)第三圓柱銷軸(12) 相互鉸接；兩個(gè)折桿機(jī)構(gòu)之間通過(guò)水平拉伸彈簧(14)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人垂直彈跳機(jī)構(gòu)，其特征在于上述 第一圓柱銷軸(15)、第二圓柱銷軸(11)、第三圓柱銷軸(12)上安裝有用于鉸接定位的卡簧 (13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電機(jī)驅(qū)動(dòng)那個(gè)的機(jī)器人垂直彈跳機(jī)構(gòu)，其特征在于上 述水平拉伸彈簧(14)安裝于兩個(gè)第三圓柱銷軸(12)上。
全文摘要
一種基于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人垂直彈跳機(jī)構(gòu)，屬于彈跳機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于包括底座(8)、上蓋板(2)、中心電機(jī)(1)、中心導(dǎo)柱(9)，以及固連于中心電機(jī)(1)下端輸出軸并通過(guò)中心盲孔與中心導(dǎo)柱(9)配合的中心圓柱凸輪(3)，還包括兩個(gè)對(duì)稱固定于相應(yīng)側(cè)導(dǎo)柱(5)上的與中心圓柱凸輪(3)的凹槽配合的凸起桿；還包括兩個(gè)鉸接于上蓋板(2)和底座(8)之間的折桿機(jī)構(gòu)。本發(fā)明利用中心圓柱凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其外表面上的螺旋型凹槽受外力作用會(huì)同時(shí)向下移動(dòng)，帶動(dòng)六桿機(jī)構(gòu)發(fā)生變形，機(jī)構(gòu)重心下移，同時(shí)拉伸彈簧產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，使機(jī)器人產(chǎn)生跳躍，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，運(yùn)動(dòng)可靠性高。
文檔編號(hào)B62D57/02GK102050165SQ20101061703
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者趙東標(biāo), 閆華 申請(qǐng)人:南京工程學(xué)院, 南京航空航天大學(xué)