本發(fā)明涉及仿生彈跳機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及仿蝗蟲跳躍機(jī)器人。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的仿蛙形、跳蚤或蝗蟲的彈跳機(jī)器人利用電機(jī)驅(qū)動、彈簧蓄能的方式實(shí)現(xiàn)跳躍。彈簧蓄能具有結(jié)構(gòu)簡單、易于小型化等優(yōu)點(diǎn)。其中，單足彈跳機(jī)器人相對較好的實(shí)現(xiàn)了跳躍功能，而多足彈跳機(jī)器人的跳躍功能主要是用來作為實(shí)現(xiàn)小跑步態(tài)的必須條件，所以跳躍的高度十分有限。美國國家航空宇航局（nasa）噴氣動力實(shí)驗(yàn)室（jpl）與加利福尼亞技術(shù)學(xué)院聯(lián)合研制了一種蛙形彈跳機(jī)器人，用于解決星際探索中漫游車在崎嶇的地形地貌下活動范圍有限的問題，彈跳機(jī)器人重1.3公斤，一個驅(qū)動電機(jī)由太陽能電池供電，自帶嵌入式控制系統(tǒng)，配有微型攝像機(jī)及各種傳感器用于采集外界信息，最大跳躍高度可達(dá)在火星上預(yù)計可達(dá)5～6米。nasa的蛙形彈跳機(jī)器人，當(dāng)彈簧被壓縮到一定程度時，鎖緊裝置被觸發(fā)，彈簧瞬間釋放帶動整個機(jī)構(gòu)躍起，由于彈簧每次的壓縮量為定值，即用以驅(qū)動蛙形彈跳機(jī)器人的彈性勢能均為定值，因此跳躍高度也為定值，難以做到對跳躍高度實(shí)現(xiàn)控制，耗能高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了仿蝗蟲跳躍機(jī)器人，其能解決現(xiàn)有的仿生彈跳機(jī)器人跳躍高度為定值，難以做到對跳躍高度實(shí)現(xiàn)控制，并且耗能高的技術(shù)問題。

其技術(shù)方案是這樣的，其包括機(jī)體，所述機(jī)體設(shè)有前腿支撐、后腿起跳機(jī)構(gòu)、能量儲存裝置、控制裝置和電源，所述能量儲存裝置包括第一彈簧和第一電機(jī)，所述控制裝置與所述電源、所述第一電機(jī)電控連接，其特征在于：

所述能量儲存裝置還包括導(dǎo)軌、螺桿和滑塊，所述導(dǎo)軌與所述機(jī)體固定連接、并沿所述機(jī)體的前后方向布置，所述螺桿固定于所述機(jī)體、并與所述導(dǎo)軌平行設(shè)置，所述滑塊與所述導(dǎo)軌滑動連接、并與所述螺桿螺紋連接，所述電機(jī)固定于所述機(jī)體、并帶動所述螺桿轉(zhuǎn)動，所述第一彈簧一端連接所述后腿起跳機(jī)構(gòu)、其另一端連接所述滑塊。

進(jìn)一步的，所述前腿支撐包括板狀的前腿，所述前腿固定于所述機(jī)體前端、并與地面成60°夾角。

進(jìn)一步的，所述后腿起跳機(jī)構(gòu)包括由大腿、小腿、支撐桿和第一連接部，所述機(jī)體左右兩側(cè)各設(shè)有一組依次鉸接的小腿、支撐桿和第一連接部，所述支撐桿的上端與小腿的中部鉸接，所述第一連接部與所述機(jī)體固定連接，所述機(jī)體上側(cè)設(shè)有一大腿，所述大腿上端通過第一連接軸與所述機(jī)體兩側(cè)的小腿的上端鉸接、其下端通過第二連接軸與所述機(jī)體兩側(cè)的第一連接部的上端鉸接，所述第一彈簧一端連接所述大腿的上端部位。

更進(jìn)一步的，所述支撐桿與小腿的鉸接處的轉(zhuǎn)軸孔位于小腿整體桿長的4/15處。

更進(jìn)一步的，所述大腿、小腿、支撐桿和第一連接部的長度比例為7:15:7:3。

進(jìn)一步的，所述第一電機(jī)固定于所述機(jī)體的后端下側(cè)，所述第一電機(jī)的轉(zhuǎn)軸端部固定有第一齒輪，所述螺桿的后端固定有第二齒輪，所述第一齒輪與所述第二齒輪嚙合。

進(jìn)一步的，所述機(jī)器人還包用于將第一彈簧的彈性勢能釋放供后腿起跳機(jī)構(gòu)蹬地的能量釋放裝置。

更進(jìn)一步的，所述能量釋放裝置包括棘輪、棘爪、第二彈簧、撥桿和第二電機(jī)，所述棘輪固定于所述大腿的下端、并套接于所述第二連接軸，所述棘爪包括依次連接的爪部、孔部和撥動部，所述爪部連接第二彈簧、并能在第二彈簧的作用下與所述棘輪嚙合，所述孔部套接于第三連接軸上，所述第三連接軸固定于所述機(jī)體，所述撥動部的前端位于所述撥桿的旋轉(zhuǎn)半徑內(nèi)，所述撥桿固定于所述第二電機(jī)的轉(zhuǎn)軸端部，所述第二電機(jī)固定于所述機(jī)體。

進(jìn)一步的，所述機(jī)器人還包括用于將后腿起跳機(jī)構(gòu)復(fù)位的復(fù)位機(jī)構(gòu)。

更進(jìn)一步的，所述復(fù)位機(jī)構(gòu)包括推桿，所述推桿設(shè)置于所述滑塊上、并通過所述滑塊帶動以向前抵靠所述大腿。

本發(fā)明的仿蝗蟲跳躍機(jī)器人，通過控制裝置對第一電機(jī)的控制，將滑塊定位于導(dǎo)軌不同位置，使得彈簧具有不同的伸長量，具有不同的彈性勢能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)仿生彈跳機(jī)器人跳躍高度可控，同時，能夠適應(yīng)不同環(huán)境進(jìn)行合理彈跳，能耗低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1另一視角的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為能量儲存裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為能量釋放裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)的描述。

如圖1~圖4所示，其包括機(jī)體10，機(jī)體10設(shè)有前腿支撐20、后腿起跳機(jī)構(gòu)30、能量儲存裝置40、控制裝置和電源，能量儲存裝置40包括第一彈簧41和第一電機(jī)42，控制裝置與電源、第一電機(jī)42電控連接，其特征在于：

能量儲存裝置40還包括導(dǎo)軌45、螺桿43和滑塊44，導(dǎo)軌45與機(jī)體10固定連接、并沿機(jī)體10的前后方向布置，螺桿43固定于機(jī)體10、并與導(dǎo)軌45平行設(shè)置，滑塊44與導(dǎo)軌45滑動連接、并與螺桿43螺紋連接，電機(jī)固定于機(jī)體10、并帶動螺桿43轉(zhuǎn)動，第一彈簧41一端連接后腿起跳機(jī)構(gòu)30、其另一端連接滑塊44。

前腿支撐20包括板狀的前腿21，前腿21固定于機(jī)體10前端、并與地面成60°夾角。

后腿起跳機(jī)構(gòu)30包括由大腿31、小腿32、支撐桿33和第一連接部34，機(jī)體10左右兩側(cè)各設(shè)有一組依次鉸接的小腿32、支撐桿33和第一連接部34，支撐桿33的上端與小腿32的中部鉸接，第一連接部與機(jī)體10固定連接，該實(shí)施例中，第一連接部34為一體成型于機(jī)體10的左右兩側(cè)壁，機(jī)體10上側(cè)設(shè)有一大腿31，大腿31上端通過第一連接軸35與機(jī)體10兩側(cè)的小腿32的上端鉸接、其下端通過第二連接軸36與機(jī)體10兩側(cè)的第一連接部34的上端鉸接，第一彈簧41一端連接大腿31的上端部位；通過一個大腿同步帶動機(jī)體兩側(cè)的小腿運(yùn)動，不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且提高兩小腿運(yùn)動的同步性，進(jìn)而提高機(jī)器人的起跳穩(wěn)定性和落地的穩(wěn)定性。

優(yōu)選地，支撐桿33與小腿32的鉸接處的轉(zhuǎn)軸孔位于小腿32整體桿長的4/15處；大腿31、小腿32、支撐桿33和第一連接部34的長度比例為7:15:7:3，其中，由于第一連接部34一體成型于機(jī)體10的左右兩側(cè)壁，其長度具體是指與大腿31、支撐桿33配合的兩鉸接孔的中心連線距離。

第一電機(jī)42固定于機(jī)體10的后端下側(cè)，能夠降低中心，進(jìn)一步提高機(jī)器人的起跳穩(wěn)定性和落地的穩(wěn)定性；第一電機(jī)42的轉(zhuǎn)軸端部固定有第一齒輪46，螺桿43的后端固定有第二齒輪47，第一齒輪46與第二齒輪47嚙合。

機(jī)器人還包括用于將第一彈簧41的彈性勢能釋放供后腿起跳機(jī)構(gòu)30蹬地的能量釋放裝置50，能量釋放裝置50包括棘輪55、棘爪53、第二彈簧54、撥桿52和第二電機(jī)51，棘輪55固定于大腿31的下端、并套接于第二連接軸36，棘爪53包括依次連接的爪部531、孔部532和撥動部533，爪部531連接第二彈簧54、并能在第二彈簧54的作用下與棘輪55嚙合，孔部532套接于第三連接軸56上，第三連接軸56固定于機(jī)體10，撥動部533的前端位于撥桿52的旋轉(zhuǎn)半徑內(nèi)，撥桿52固定于第二電機(jī)51的轉(zhuǎn)軸端部，第二電機(jī)51固定于機(jī)體10。

機(jī)器人還包括用于將后腿起跳機(jī)構(gòu)復(fù)位的復(fù)位機(jī)構(gòu)60；復(fù)位機(jī)構(gòu)60包括推桿61，推桿61設(shè)置于滑塊44上、并通過滑塊44帶動以向前抵靠大腿31，推桿61的上端設(shè)有滾輪62。

本發(fā)明的工作過程如下：

a、由控制裝置根據(jù)實(shí)際環(huán)境給予第一電機(jī)信號指令，第一電機(jī)帶動第一齒輪、第二齒輪從而帶動螺桿旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而移動滑塊，拉動第一彈簧，在此過程中，棘爪卡住棘輪，從而限制大腿的轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)能量的儲存，根據(jù)跳躍需要，控制滑塊的移動距離即控制彈簧的長度，實(shí)現(xiàn)對跳躍高度的精確控制。

b、當(dāng)滑塊到達(dá)預(yù)定位置時，第一電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，自鎖，防止在外力的作用下反轉(zhuǎn)。

c、第二電機(jī)轉(zhuǎn)動，帶動撥桿，拉動棘爪的末端，從而使棘爪前端抬起，將大腿瞬間釋放，帶動小腿、支撐桿快速運(yùn)動，小腿末端急蹬底面，實(shí)現(xiàn)起跳。

d、當(dāng)機(jī)器人著陸后，棘爪卡住棘輪，第一電機(jī)反轉(zhuǎn)，帶動滑塊反向移動，推桿與大腿內(nèi)側(cè)接觸并將大腿推起，以便于再次起跳。

跳躍機(jī)器人除了具有一般跳躍機(jī)器人可以跨越障礙，躲避危險等優(yōu)點(diǎn)外，還具有運(yùn)動靈活、地面適應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，因此在許多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景：星際科考中作為載體，搭載相關(guān)設(shè)施進(jìn)行考察。本發(fā)明在科學(xué)考察、國防應(yīng)用中起著重要作用，其高效性、可靠性都非常具有現(xiàn)實(shí)意義。