本發(fā)明涉及機器人，尤其涉及一種彈跳機器人。

背景技術：

1、室外復雜環(huán)境中機器人的運動一直是一個研究熱點，彈跳機器人相比于同尺寸的輪式機

2、器人和履帶式機器人，具有更強大的越障能力，可以作為無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點，越過高于自身數(shù)倍的障礙物，或跳進狹窄凹坑進行探測任務，可用于軍事偵查、危險環(huán)境探測、災后搜救等領域。

3、現(xiàn)有的彈跳機器人目前還不能實現(xiàn)安全穩(wěn)定著陸，落地后往往出現(xiàn)翻到和側跌，在下次

4、起跳前需要能夠實現(xiàn)自復位等動作，從而造成機械結構的復雜化，本發(fā)明的彈跳機器人有著球形輪廓，能夠實現(xiàn)安全落地和穩(wěn)定自復位。

5、同時，現(xiàn)有的彈跳機器人多存在功能單一的問題，如追求彈跳高度而盡可能減輕機器人

6、自身重量，以此為代價，也將導致機器人的負載能力很差，不能夠集成更多的電子器件和數(shù)據(jù)處理設備，從而限制了機器人自主化、智能化的發(fā)展，本發(fā)明所設計的機器人具有更大的存儲空間，能夠安裝更多的電子元件。

7、盡管彈跳機器人具有明顯優(yōu)勢，但是相比于傳統(tǒng)的輪式機器人的滾動運動方式，彈跳運

8、動在能量轉換效率上仍不如前者，因此本發(fā)明將輪式運動與彈跳運動相結合，彈跳機器人可以根據(jù)地形需要選擇合適的運動方式，提高能源利用率，在遇到障礙的情況下不僅可以選擇繞行方式，同時可以選擇彈跳跨越的方式，擴大機器人活動范圍。

技術實現(xiàn)思路

1、要解決的技術問題：

2、為解決現(xiàn)有技術的不足之處，本發(fā)明提出一種滾動彈跳的球形機器人，根據(jù)實際需求儲

3、存能量，實現(xiàn)不同高度彈跳的機器人，該機器人機構設計簡單，控制方便，滿足不同路況的彈跳需要。

4、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種滾動彈跳的球形機器人，所述機器人

5、包括主體機架，蓄能電機，單向自鎖機構，二級減速裝置，彈跳關節(jié)，帶內(nèi)齒輪的滾動輪，直流電機，球形槽輪轂，球形外殼。

6、優(yōu)選的，所述主體機架用于安裝直流電機，與彈跳關節(jié)固定連接，且對彈跳關節(jié)起到限

7、位作用，包括圓形外輪廓、上橫梁和下橫梁；所述上橫梁、下橫梁為平行且相對設置的兩個平板，所述帶內(nèi)齒輪的滾動輪內(nèi)表面圓周陣列球形關節(jié)，所述球形槽輪轂有兩部分半圓軌道，軌道背端有著球形凹槽，與所述帶內(nèi)齒輪的滾動輪內(nèi)表面球形關節(jié)相嚙合，所述球形槽輪轂內(nèi)表面設置凸臺與主體機架通過三段螺紋柱固定安裝在一起。

8、優(yōu)選的，所述二級減速裝置安裝于彈跳關節(jié)上，用于放置和安裝蓄能電機、單向自鎖機

9、構，包括箱體外殼、蓋板、驅動齒輪、雙頭齒輪軸、齒輪卷筒和齒輪機架，所述箱體外殼上面與側面設置定位孔，用于安裝齒輪機架，正面則設置有軸承安裝孔，使蓄能電機輸出軸與箱體外殼之間能夠相對轉動；所述蓋板用于密封二級減速裝置，同時，蓋板一面設計了兩個圓柱凸臺，長凸臺用于支撐所述齒輪卷筒，使齒輪卷筒能夠圍繞圓柱凸臺旋轉，短凸臺用于限制雙頭齒輪軸的軸承脫落；所述齒輪機架用于安裝單向自鎖機構和雙頭齒輪軸。

10、優(yōu)選的，所述單向自鎖機構安裝于所述箱體外殼之中，包括主動部分和從動部分，所述

11、主動部分包括滾珠，扭簧，棘爪，棘爪盤，從動部分包括帶d形軸棘輪；所述棘爪盤為圓盤結構，其一端面的中心處設置有圓柱凸臺，另一端面的外緣設置有圓環(huán)凸臺、并在端面的對稱位置設置有兩個圓柱形凸起；所述棘爪為圓弧結構，其中心處鉸接于棘爪盤的圓柱形凸起上，一端為鉤頭；兩個棘爪首尾相接并位于同一平面上，棘爪另一端分別通過扭簧與棘爪盤的內(nèi)壁連接；兩個所述滾珠分別放置在兩個棘爪外弧面和棘爪盤的圓環(huán)凸臺內(nèi)壁之間，行程在棘爪中心與扭簧之間；所述帶d形軸棘輪與棘爪盤同軸，一端為d形軸，另一端為棘輪，所述帶d形軸棘輪與兩個棘爪的鉤頭嚙合，d形軸依次穿過密封墊圈和齒輪機架通孔，并最終與驅動齒輪固定連接。

12、優(yōu)選的，所述彈跳關節(jié)用于彈性勢能的儲存與釋放，包括上、中、下三層，其上層一端

13、面為凸起的槽型結構，另一端為帶兩個對稱圓柱體的平板，在平板上設置兩個對稱的扭簧凹槽，在圓柱體末端安裝擋板，擋板與圓柱體接觸的一面也設置兩個對稱的扭簧凹槽，扭簧由圓柱體穿過后安裝在擋板與平板凹槽中，為防止存在扭簧凹槽的部分厚度尺寸過于小，因此在凹槽對面設置凸起以增加部件厚度。所述中層為彈性金屬片，兩端固結兩個u形套蓋，u形套蓋圓形端設置兩個插槽，與扭簧臂固定安裝，此由u形套蓋和彈性金屬片組成的部件有兩個，對稱擺放，彈性金屬片作為中層部件一端與彈跳機構上層連接，一端與下層連接，從而組成彈跳關節(jié)。

14、與相關技術相比較，本發(fā)明提供的一種滾動彈跳的球形機器人具有如下有益效果：

15、本發(fā)明提供一種滾動彈跳的球形機器人，把機器人的單向自鎖機構的旋轉運動變?yōu)閺椞?/p>

16、關節(jié)的伸縮運動，使動力輸出具有高效的能量傳遞效率，機器人內(nèi)部中空，為安裝各種傳感器預留大量空間，以達到機器人智能化的目的。

17、本發(fā)明提供一種滾動彈跳的球形機器人，彈跳關節(jié)的伸縮運動不僅可以達到比較大的能

18、量利用效率，且與水平滾動相互解耦，彈跳運動可通過單向自鎖機構來調(diào)整跳躍的高度距離。

19、本發(fā)明提供一種滾動彈跳的球形機器人，彈跳運動由蓄能電機配合彈跳關節(jié)來完成，平

20、坦地面的水平運動由球形外殼來完成，既能適應復雜地形進行彈跳運動，又能在平坦地面上進行高效率的移動，有效提高了機器人的環(huán)境適應性和水平移動能力，在一定距離和復雜環(huán)境下，球形彈跳機器人能表現(xiàn)出優(yōu)秀的續(xù)航和環(huán)境適應性，能完成困難的偵察任務。

技術特征：

1.一種滾動彈跳的球形機器人，包括機器人，其特征在于：所述機器人還包括有仿沫蟬胸膜弓結構的彈跳關節(jié)6，主體機架4，蓄能電機10，二級齒輪減速裝置5，直流電機7，球形槽輪轂2，帶內(nèi)齒輪的滾動輪3，單向自鎖機構13以及球形外殼1，所述二級齒輪減速裝置5的箱體12與蓄能電機10之間固定安裝在一起，所述蓄能電機10的輸出軸繞軸承11轉動，所述軸承11固定安裝于箱體12，所述蓄能電機10的輸出軸固定安裝于單向自鎖機構13，所述二級齒輪減速裝置5設置有驅動齒輪15，所述驅動齒輪15通過d形孔固定套接帶d形軸棘輪131，所述單向自鎖機構13表面固定安裝密封墊圈14并與齒輪機架20的外端貼合，所述直流電機7輸出軸與齒輪8固定安裝，所述齒輪8與帶內(nèi)齒輪的滾動輪3相嚙合。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種滾動彈跳的球形機器人，其特征在于：所述二級齒輪減速裝置5包括驅動齒輪15，所述驅動齒輪15通過d形孔固定套接帶d形軸棘輪131，所述驅動齒輪15與雙頭齒輪軸19嚙合，雙頭齒輪軸19與齒輪卷筒16嚙合，所述雙頭齒輪軸19通過軸承安裝于所述齒輪機架20凸起圓柱，所述齒輪卷筒16的端部固定設置有繩索18，所述繩索18末端固定安裝在彈跳關節(jié)6下層底端，所述齒輪卷筒16通過軸承安裝于齒輪箱蓋板17的背端。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種滾動彈跳的球形機器人，其特征在于：所述帶內(nèi)齒輪的滾動輪3內(nèi)表面圓周陣列球形關節(jié)，所述球形槽輪轂2有兩部分半圓軌道，軌道背端有著球形凹槽，與所述帶內(nèi)齒輪的滾動輪3內(nèi)表面球形關節(jié)相嚙合，所述球形槽輪轂2內(nèi)表面設置凸臺與主體機架4通過三段螺紋柱9固定安裝在一起。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種滾動彈跳的球形機器人，其特征在于：主體機架4的兩端均固定設置有橫梁，下橫梁設置限位擋板，用于安裝所述彈跳關節(jié)6下端，所述主體機架4上橫梁用于限制彈跳關節(jié)6的豎直移動，當彈跳關節(jié)6與上橫梁發(fā)生碰撞，從而帶動機器人整體彈跳。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種滾動彈跳的球形機器人，其特征在于：所述彈跳關節(jié)6上端部位于二級齒輪減速裝置5的箱體12的下方，且外圍凸出設置有上凸緣，所述扭簧64的內(nèi)端固定安裝在下凸緣凹槽，所述扭簧64的孔轉動安裝在凸緣表面凸起圓柱體，所述扭簧64外端安裝于u形套蓋61圓弧端，所述u形套蓋61平面端與彈性金屬片62兩端固定連接。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種滾動彈跳的球形機器人，其特征在于：所述球形外殼1設置外螺紋，所述帶內(nèi)齒輪的滾動輪3設置內(nèi)螺紋，所述球形外殼1與帶內(nèi)齒輪的滾動輪3通過螺紋連接。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種滾動彈跳的球形機器人，其特征在于：所述彈跳關節(jié)6凸緣設置插槽，與擋板63通過方形插條固定連接。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種滾動彈跳的球形機器人，其特征在于：所述單向自鎖機構13設置滾珠135，扭簧132，棘爪133，棘爪盤134，所述棘爪133安裝于棘爪盤134圓柱凸臺，所述棘爪133對稱設置在帶d形軸棘輪131的兩側，并與帶d形軸棘輪131嚙合，所述扭簧132的孔轉動安裝在棘爪盤134表面凸起圓柱體。

9.根據(jù)權利要求1所述的一種滾動彈跳的球形機器人，其特征在于：所述驅動齒輪和雙頭齒輪軸以及齒輪卷筒具有相同模數(shù)。

技術總結
本發(fā)明公開了一種滾動彈跳的球形機器人，涉及機器人技術領域。包括用于彈跳運動的彈跳關節(jié)，主體機架，二級齒輪減速裝置，單向自鎖機構，蓄能電機，還包括用于實現(xiàn)滾動模式的直流電機，帶有內(nèi)齒輪的滾動輪，球形槽輪轂及機器人球形外殼，單向自鎖機構與蓄能電機之間固定安裝，通過控制蓄能電機的正反轉從而實現(xiàn)棘爪與棘輪的扣緊與釋放，棘輪與小齒輪通過D形軸連接，小齒輪作為主動輪經(jīng)過級齒輪減速裝置將力傳遞給帶有線傳動的卷筒裝置，繩索的一段與卷筒固接，另一端與彈跳腿的底部連接，利用儲能電機正反轉實現(xiàn)彈跳腿彈性勢能的儲能與釋放。彈跳腿設置在減速齒輪箱下端，并使彈跳腿上端與齒輪箱固定連接，彈跳腿下端與機器人機架固定連接，當彈跳腿儲能完成后釋放彈性勢能使彈跳腿上端與齒輪箱向彈跳腿壓縮反方向發(fā)射，當齒輪箱與機器人頂部發(fā)生碰撞時可帶動機器人起跳，進而實現(xiàn)彈跳運動。直流電機固定連接在機器人機架上，驅動轉軸表面固定套接有傳動桿，傳動桿帶動小齒輪，小齒輪與球形滾動輪的內(nèi)齒輪嚙合，從而驅動球形滾動輪實現(xiàn)滾動模式。彈跳運動由彈跳腿來完成，平坦地面的水平運動由球形滾動輪完成，有效提高了機器人的水平移動能力和越障能力。

技術研發(fā)人員：周祖鵬,曾祥坤
受保護的技術使用者：桂林電子科技大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/26