[发明专利]一种连续跳跃的弹跳机器人

说明书

技术领域

本发明涉及弹跳机器人，特别涉及一种具有连续跳跃功能的弹跳机器人，属于传感器和自动控制技术领域。

背景技术

移动机器人发展所要解决的一个突出问题是运动地形适应能力的提升。轮式机器人和履带式机器人在遇到较自身尺寸大的障碍物或沟壑时往往不能顺利通过或者运动效率低；步行和爬行机器人自由度多、控制复杂、运动缓慢，遇到较大障碍物或沟壑时同样无能为力；弹跳机器人具有运动范围大、越障能力强和躲避危险快等特点，能够增强机器人的环境适应能力，克服地面崎岖和障碍物阻挡带来的困难，但仍存在技术缺陷。目前对弹跳机器人的研究除了使用不同的工作原理提高弹跳高度外，主要集中在如何能够使机器人能够连续跳跃运动。这就涉及到机器人的落地自复位、调节起跳方向和起跳角度。本申请人的发明专利200910263292.7中介绍了一种具有弹跳运动功能的机器人，但是其不能实现连续跳跃功能，同时其弹跳机构使用两个凸轮驱动两个大腿动作，这对机器人零件的加工精度和安装要求都比较高。

发明内容

本发明设计了一种具有连续跳跃功能的弹跳机器人。在传感器模块、控制模块和电源模块的配合下，该机器人使用一个弹跳机构完成弹跳功能；使用另一个调节机构完成落地自复位、起跳方向和角度调节，从而实现机器人的连续跳跃运动。

本发明采用的技术方案如下：

一种连续跳跃的弹跳机器人，其特征在于：包括机架、弹跳机构、调节机构、传感控制模块和电池，机架用于安装固定弹跳机构、调节机构、传感控制模块和电池；弹跳机构实现弹跳机器人的站立和弹跳；调节机构用于弹跳机器人落地跌倒后自复位和起跳方向及角度的调节；传感控制模块感知弹跳机器人的姿态、朝向以及弹跳机构中凸轮和调节机构中杆腿的转动位置，控制弹跳机器人的动作并与远程远程终端无线通信，上传传感器数据和接收远程终端的命令，同时显示弹跳机器人的工作状态；电池为弹跳机器人提供电能；其中：

机架包括前端面、左端面、右端面和骨架，左、右端面固定在前端面两侧，骨架固定在左、右端面之间；

弹跳机构包括直流电机、电机架、减速齿轮组、凸轮、轴承、大腿、扭力弹簧、小腿和大腿辅助腿；直流电机通过电机架固定在前端面内侧，直流电机的输出轴上设有齿轮，该齿轮与减速齿轮组依次啮合传动连接，减速齿轮组的末级齿轮与凸轮同轴；设置一置于机架左、右端面之间的大腿，大腿的顶端设置一轴承，该轴承外环与凸轮外轮廓相切，在机架的左、右端面之间固定连接一支轴，该支轴穿过大腿上部设置的铰支孔构成铰支连接，支轴上设有扭力弹簧，扭力弹簧的一个力臂抵压在大腿上，另外一个力臂抵压在机架上，大腿的末端分叉，分别与两根平置于地面、呈“八”字形的小腿铰支连接，两根小腿前端连接在一起，设置一大腿辅助腿，其两端分别与机架前端面及两根小腿的前端铰支连接，凸轮表面设有黑白相间的码盘标记；

调节机构包括直流电机、电机架、杆腿和配重，直流电机通过电机架固定在前端面外侧并位于机架左、右端面之间的中点，直流电机输出轴与前端面垂直，杆腿的上端与电机输出轴固定连接，配重固定在杆腿的下部，杆腿的长度不小于直流电机输出轴距离地面的高度，杆腿上设有黑白相间的传感标记；

传感控制电路模块包括稳压单元、状态指示单元、电机驱动单元、无线通信单元、控制处理单元、三轴加速度传感器、指南针传感器和两个红外传感器；稳压单元、状态指示单元、电机驱动单元、无线通信单元和控制处理单元集成在一个电路板上，安装在左端面内侧，三轴加速度传感器和指南针传感器集成在另一个电路板上，安装在小腿和大腿辅助腿的连接处，检测机器人的加速度，加速度数据通过控制单元的处理器处理得到机器人的姿态角，从而可以辨别机器人站立、向左侧跌倒、向右侧跌倒以及向前侧跌倒等状态；指南针传感器可以检测机器人当前的朝向；一个红外传感器安装在机架左端面上，朝向正对凸轮表明粘贴的黑白相间的码盘，通过控制处理单元计算红外传感器的数据，从而可以得到凸轮转动的位置；另外一个红外传感器安装在机器人右端面顶端，其位置在机器人左右对称面上，通过杆腿上黑白相间的传感标记检测杆腿的摆动，当需要杆腿回到默认位置时，该红外传感器可以用于检测杆腿摆动到指向机器人正上方的位置；稳压单元为传感控制电路模块提供电源，电机驱动单元在控制处理单元的控制下，驱动弹跳机构及调节机构电机的正反转，状态指示单元可以显示机器人当前的工作和无线通信状态，无线通信单元可以与远程终端进行无线通信，上传传感器数据和接收控制命令，控制处理单元可以控制直流电机动作，驱动弹跳机构和调节机构完成相应的动作，实现机器人连续运动。

本发明的优点及有益效果：