[发明专利]基于介电型EAP驱动的机器人垂直弹跳机构

说明书

技术领域

本发明涉及弹跳机器人，尤其涉及一种垂直弹跳机器人。

背景技术

当前，移动机器人应用十分广泛，特别是较为险恶或人们不易到达的环境，如考古中对墓室的探测、对外星球的探索、军事侦察以及反恐活动等。上述的这些场合一般地势较为复杂，可能存在各种障碍物，这就要求机器人具有很强的自主运动能力，越过这些障碍。而当前机器人的运动方式主要是多轮驱动和仿生的步行或爬行，对于一些较高大的障碍，上述机器人的的运动形式难以逾越或越障效率低。

介电型EAP是一种新型智能材料，较其它智能材料和传统的电磁技术相比有很多优点：可以直接对外做功、结构简单、体积小、质量轻；动作平滑、无相对磨擦运动部件、无热、无噪声；功率质量比大、能量转换效率高；变形大，可产生较大位移、响应速度快等优点，在驱动方面有着诱人的应用前景。

发明内容

本发明目的在于对于具有行走功能的机器人提供一种垂直弹跳机构，使其在遇有障碍物时，能够高效快速地逾越，其具体技术方案如下：

一种基于介电型EAP驱动的机器人垂直弹跳机构，其特征在于：包括底座、垂直固定于底座上的侧导柱、安装于侧导柱上可沿侧导柱上下自由移动的上盖板；还包括安装于上盖板的由左固定杆、右固定杆、上导向槽、下导向槽组成的EAP驱动器安装框；还包括通过第一小圆柱销固定于上盖板的支撑板，支撑板上安装有与中心圆柱凸轮的棘轮结构配合的止动棘爪；通过安装于止动棘爪背面的弹簧丝给止动棘爪提供预压力；还包括安装于上盖板的由支撑板、止动棘爪、弹簧丝、第一小圆柱销组成的反转止动棘爪组件；还包括安装于EAP驱动器安装框内的EAP驱动器组件，EAP驱动器组件包括滑动杆、两面涂有电极的EAP驱动器、棘爪安装杆、驱动棘爪；上述滑动杆安装于EAP驱动器安装框的上导向槽与下导向槽之间 ，EAP驱动器一端与滑动杆固连，另一端与右固定杆固连并安装于上导向槽与下导向槽之间，棘爪安装杆一端穿过右固定杆上的导向孔并与滑动杆固连；上述驱动棘爪通过第三小圆柱销安装于棘爪安装杆上，并且通过安装于棘爪背面的弹簧丝提供预压力，通过安装于棘爪正面的第二小圆柱销限位；还包括固定于底座上的中心导柱，还包括通过推力轴承安装于上盖板中心的通过中心盲孔与中心导柱配合的中心圆柱凸轮；中心圆柱凸轮上端外表面具有与上述驱动棘爪配合的棘轮结构；中心圆柱凸轮下部外表面具有螺旋形凹槽结构，螺旋形凹槽沿中心圆柱凸轮360度展开为两条斜凹槽和两条竖直凹槽，一条斜凹槽的末端与另一条斜凹槽的首端各通过一条竖直凹槽连接；该基于介电型EAP驱动的机器人垂直弹跳机构还包括两个对称固定于相应侧导柱上的与中心圆柱凸轮的凹槽配合的凸起杆；该基于介电型EAP驱动的机器人垂直弹跳机构还包括两个铰接于上盖板和底座之间的折杆机构，每个折杆机构包括一根一端与上盖板通过第一圆柱销铰接的上斜杆、一根一端与底座通过第二圆柱销铰接的下斜杆，且上斜杆与下斜杆之间通过第三圆柱销相互铰接；两个折杆机构之间的通过水平拉伸弹簧连接。

本发明的有益效果是 1.本发明利用介电型EAP驱动器通电时产生位移，不通电时恢复初始尺寸，再结合棘爪棘轮机构能带动中心圆柱凸轮实现单向旋转运动。2.本发明利用中心圆柱凸轮转动时其外表面上的螺旋槽受外力作用会同时向下移动，带动六杆机构发生变形，机构重心下移，同时拉伸弹簧产生内应力，使机器人产生跳跃，结构设计简洁，运动可靠性高。3. 本发明的机器人弹跳运动与移动运动方式相结合可以越过数倍于自身的高度，可以显著地提高机器人的越障能力和活动范围，在考古、反恐、地质勘探等领域有着广泛的应用前景。4. 本发明的机器人可作为对外星探测的一种较佳运动机构，因为一般外星球，例如月球与火星表面重力加速度明显低于地球，弹跳运动可以充分利用这一点，从而完成高效率的运动。

上述第一圆柱销、第二圆柱销、第三圆柱销上安装有用于轴向铰接定位的卡簧。

上述水平拉伸弹簧可以安装于第三圆柱销上。水平拉伸弹簧安装于该位置上，可使弹簧获得最大的变形量，提高机构弹跳能力。

附图说明

图1为本发明垂直弹跳机构主视图；

图2为图1所示垂直弹跳机构的俯视图；

图3为图1所示垂直弹跳机构的左视图；

图4为图1所示垂直弹跳机构中的上端加工有棘轮结构的圆柱凸轮图；

图5为图1所示垂直弹跳机构中的EAP驱动棘爪三维部件图；

图6为图1所示垂直弹跳机构中的EAP驱动棘爪部件图；

图7为图1所示垂直弹跳机构中的反转止动棘爪部件立体图；

图8为图1所示垂直弹跳机构中的反转止动棘爪部件平面图；