專(zhuān)利名稱(chēng)：一種仿蝗蟲(chóng)的彈跳機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種彈跳機(jī)構(gòu)，特別是一種仿蝗蟲(chóng)的彈跳機(jī)構(gòu)，屬于機(jī)械領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到節(jié)約能源的重要性。但是，現(xiàn)有的大部分機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及其實(shí)施都是建立在能源消耗基礎(chǔ)上的，因此，合理組合利用各構(gòu)件特性，設(shè)計(jì)出減少能源消耗的仿生機(jī)構(gòu)顯得越來(lái)越重要。尤其在許多機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中都需要具有較好的彈跳結(jié)構(gòu)，然而關(guān)于這方面的研究還比較少，特別是結(jié)合生理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出仿生彈跳機(jī)構(gòu)，用于研究或生產(chǎn)實(shí)踐中更是十分稀少。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型公開(kāi)一種仿蝗蟲(chóng)的彈跳機(jī)構(gòu)，結(jié)合蝗蟲(chóng)的生理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出仿生彈跳機(jī)構(gòu)，利用位于棘輪與機(jī)架之間的扭轉(zhuǎn)彈簧發(fā)生形變，從而產(chǎn)生彈性勢(shì)能，并把扭轉(zhuǎn)彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為彈跳的動(dòng)能，可以將其用于研究或生產(chǎn)實(shí)踐中。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案包括凸輪I，第一連桿2，第二連桿3，棘輪4，第三連桿5，滾子推桿6，第一定位彈簧片7、第二定位彈簧片8，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副9、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副10、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副11、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副13、第五轉(zhuǎn)動(dòng)副14，第一移動(dòng)副16、第二移動(dòng)副18，第一高副12、第二高副15、第三高副17，機(jī)架19和扭轉(zhuǎn)彈簧20 ;凸輪I與機(jī)架19間通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副9連接，第一連桿2與凸輪I間通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副10連接，第一連桿2與第二連桿3通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副11連接，第二連桿3與棘輪4通過(guò)第一高副12連接，第一定位彈簧片7固定安裝在機(jī)架上并與第一連桿2保持接觸，第二定位彈簧片8安裝在機(jī)架上并與第二連桿3保持接觸，滾子推桿6與凸輪I間通過(guò)第三高副17連接，棘輪4與滾子推桿6通過(guò)第二高副15連接且通過(guò)第一移動(dòng)副16對(duì)滾子推桿6起到定位作用，棘輪4與機(jī)架間通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副13連接，第三連桿5與棘輪4之間通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副14連接并通過(guò)第二移動(dòng)副18對(duì)第三連桿5起定位作用，棘輪4周向固定在與機(jī)架19 一體的空心軸上，扭轉(zhuǎn)彈簧20 —端固定在棘輪4的卡槽內(nèi)，一端固定在與機(jī)架19 一體的空心軸內(nèi)。所述的第一高副12是棘輪4和第二連桿3構(gòu)成，第二高副15是棘輪4和滾子推桿6構(gòu)成，第三高副17為凸輪I和滾子推桿6構(gòu)成。本實(shí)用新型的有益效果結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、便于拆裝、彈跳過(guò)程平穩(wěn)、逼真。

圖I為本實(shí)用新型的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；圖2為本實(shí)用新型的機(jī)構(gòu)連接示意圖；圖3為本實(shí)用新型的扭轉(zhuǎn)彈簧20和機(jī)架19、棘輪4連接的前視示意圖；圖4為本實(shí)用新型的扭轉(zhuǎn)彈簧20和機(jī)架19、棘輪4連接的右視示意圖。圖中1_凸輪，2-第一連桿，3-第二連桿，4-棘輪，5-第三連桿，6-滾子推桿，7-第一定位彈簧片、8-第二定位彈簧片，9-第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、10-第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、11-第三轉(zhuǎn)動(dòng)副、12-第一高副、13-第四轉(zhuǎn)動(dòng)副、14-第五轉(zhuǎn)動(dòng)副，15-第二高副、16-第一移動(dòng)副、17-第三高副、18-第二移動(dòng)副，19-機(jī)架，20-扭轉(zhuǎn)彈簧。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明如圖I所示仿蝗蟲(chóng)的彈跳機(jī)構(gòu)包括凸輪I，第一連桿2，第二連桿3，棘輪4，第三連桿5，滾子推桿6，第一定位彈簧片7、第二定位彈簧片8，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副9、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副10、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副11、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副13、第五轉(zhuǎn)動(dòng)副14，第一移動(dòng)副16、第二移動(dòng)副18，第一高副12、第二高副15、第三高副17，機(jī)架19和扭轉(zhuǎn)彈簧20 ;凸輪I與機(jī)架19間通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副9連接，第一連桿2與凸輪I間通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副10連接，第一連桿2與第二連桿3通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副11連接，第二連桿3與棘輪4通過(guò)第一高副12連接，第一定位彈簧片7固定安裝在機(jī)架上并與第一連桿2保持接觸，第二定位彈簧片8安裝在機(jī)架上并與第二連桿3保持接觸， 滾子推桿6與凸輪I間通過(guò)第三高副17連接，棘輪4與滾子推桿6通過(guò)第二高副15連接且通過(guò)第一移動(dòng)副16對(duì)滾子推桿6起到定位作用，棘輪4與機(jī)架間通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副13連接，第三連桿5與棘輪4之間通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副14連接并通過(guò)第二移動(dòng)副18對(duì)第三連桿5起定位作用，棘輪4周向固定在與機(jī)架19 一體的空心軸上，扭轉(zhuǎn)彈簧20 —端固定在棘輪4的卡槽內(nèi)，一端固定在與機(jī)架19 一體的空心軸內(nèi)。所述的第一高副12是棘輪4和第二連桿3構(gòu)成，第二高副15是棘輪4和滾子推桿6構(gòu)成，第三高副17為凸輪I和滾子推桿6構(gòu)成。自由度計(jì)算F=3n-2p-h=6X3-2X7-3=l，自由度為I;其中主動(dòng)件為棘輪機(jī)構(gòu)，其中n為構(gòu)件數(shù)目，p表示低副數(shù)目，h表示高副數(shù)目；主動(dòng)件數(shù)目與自由度數(shù)目相等，因而本機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型的工作原理通過(guò)手工轉(zhuǎn)動(dòng)棘輪4，連接于機(jī)架19與棘輪4之間的扭轉(zhuǎn)彈簧20受到扭轉(zhuǎn)力矩而發(fā)生彈性形變，松開(kāi)手后，由于扭轉(zhuǎn)彈簧20要恢復(fù)彈性形變，而產(chǎn)生的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為棘輪的動(dòng)能。同時(shí)，由凸輪1，第一連桿2，第二連桿3、滾子推桿6構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu)對(duì)棘輪4產(chǎn)生緊急制動(dòng)的作用，由于棘輪4的緊急制動(dòng)，使棘輪4的動(dòng)能在瞬間轉(zhuǎn)化為第三連桿5的動(dòng)能，第三連桿5獲得動(dòng)能，產(chǎn)生一個(gè)對(duì)地面的作用力，這個(gè)瞬間產(chǎn)生的對(duì)地面的作用力使整個(gè)機(jī)構(gòu)跳起。本實(shí)用新型的緊急制動(dòng)原理棘輪4通過(guò)扭轉(zhuǎn)彈簧20獲得動(dòng)能之后，在棘輪4動(dòng)能的作用下，使第一連桿2有了運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副11，使第二連桿3也有了運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，第二連桿3通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副10使凸輪I有了轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，從而使通過(guò)第三高副17與凸輪I接觸的滾子推桿6即將進(jìn)入推程階段，在滾子推桿6的推程階段，第二連桿3和滾子推桿6同時(shí)對(duì)棘輪4機(jī)構(gòu)作，使棘輪緊急制動(dòng)。本實(shí)用新型的仿生原理蝗蟲(chóng)不僅可以行走，而且可通過(guò)彈跳實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)或者逃脫捕食者。在彈跳階段，后腿中的肌肉、肌腱等彈性?xún)?chǔ)能元件儲(chǔ)存彈跳所需能量并在起跳時(shí)快速釋放，使其獲得起跳速度。因而研究蝗蟲(chóng)彈跳過(guò)程，將其用于仿蝗蟲(chóng)機(jī)器人的研制也具有一定的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本實(shí)用新型是通過(guò)具體實(shí)施過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明的，在不脫離本實(shí)用新型范圍的情況下，還可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種變換及等同代替，因此，本實(shí)用 新型不局限于所公開(kāi)的具體實(shí)施過(guò)程，而應(yīng)當(dāng)包括落入本實(shí)用新型權(quán)利要求范圍內(nèi)的全部實(shí)施方案。
權(quán)利要求1.一種仿蝗蟲(chóng)的彈跳機(jī)構(gòu)，其特征在于包括凸輪(1)，第一連桿(2)，第二連桿(3)，棘輪(4)，第三連桿(5)，滾子推桿(6)，第一定位彈簧片(7)、第二定位彈簧片(8)，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副(9)、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副(10)、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副(11)、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副(13)、第五轉(zhuǎn)動(dòng)副(14)，第一移動(dòng)副(16)、第二移動(dòng)副(18)，第一高副(12)、第二高副(15)、第三高副(17)，機(jī)架(19)和扭轉(zhuǎn)彈簧(20);凸輪(I)與機(jī)架(19)間通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副(9)連接，第一連桿(2)與凸輪(I)間通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副(10)連接，第一連桿(2)與第二連桿(3)通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副(11)連接，第二連桿(3)與棘輪(4)通過(guò)第一高副(12)連接，第一定位彈簧片(7)固定安裝在機(jī)架上并與第一連桿(2)保持接觸，第二定位彈簧片(8)安裝在機(jī)架上并與第二連桿(3)保持接觸，滾子推桿(6)與凸輪(I)間通過(guò)第三高副(17)連接，棘輪(4)與滾子推桿(6)通過(guò)第二高副(15)連接且通過(guò)第一移動(dòng)副(16)對(duì)滾子推桿(6)起到定位作用，棘輪(4)與機(jī)架間通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副(13)連接，第三連桿(5)與棘輪(4)之間通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副(14)連接并通過(guò)第二移動(dòng)副(18)對(duì)第三連桿(5)起定位作用，棘輪(4)周向固定在與機(jī)架(19) 一體的空心軸上，扭轉(zhuǎn)彈簧(20) —端固定在棘輪(4)的卡槽內(nèi)，一端固定在與機(jī)架(19) 一體的空心軸內(nèi)。
專(zhuān)利摘要一種仿蝗蟲(chóng)的彈跳機(jī)構(gòu)，屬于機(jī)械領(lǐng)域；凸輪與機(jī)架間通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，連桿與凸輪間通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，連桿與連桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，連桿與棘輪通過(guò)高副連接，彈簧片安裝在機(jī)架上并與連桿保持接觸，滾子推桿與凸輪間通過(guò)高副連接，棘輪與滾子推桿通過(guò)高副連接且通過(guò)移動(dòng)副對(duì)滾子推桿起到定位作用，棘輪與機(jī)架間通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，連桿與棘輪之間通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接并通過(guò)移動(dòng)副對(duì)連桿起定位作用，棘輪周向固定在與機(jī)架一體的空心軸上，扭轉(zhuǎn)彈簧一端固定在棘輪的卡槽內(nèi)，一端固定在空心軸內(nèi)。本實(shí)用新型利用了凸輪和棘輪的運(yùn)動(dòng)特性，把彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為彈跳的動(dòng)能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、具有較好的發(fā)展前景。
文檔編號(hào)B62D57/00GK202508192SQ20112050187
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者楊曉京, 閆正虎 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)