[发明专利]一种可跳跃的移动机器人

说明书

技术领域

本发明属于移动机器人领域，涉及一种具有复合运动方式的移动机器人装置，具体来说，涉及一种通过控制可实现轮式平移和跳跃越障的两轮机器人。

背景技术

两轮机器人由于在行进过程中具有运动灵活、零半径转弯等优点，在当今军事侦查领域得到广泛应用，但是在崎岖地形上运动能力有限，遇到障碍物往往束手无策，这就严重限制了其应用领域。跳跃机器人能越过高度超过自身几倍的障碍物，特别适合于崎岖不平的环境，但其在平坦路面运动时耗能较大，不具备优势。为此将两轮机器人与跳跃机器人结合起来，可充分利用二者的优点。跳跃机器人必须先将能量储存，然后释放能量，转化为机器人系统的重力势能，实现机器人跳跃。目前跳跃机器人的能量储存分为三类：基于弹簧的拉伸实现能力储存，基于气动的设计以及燃烧推进的设计。基于弹簧的设计相比其它两种，更加节约成本，制造相对简单。将基于弹簧的跳跃装置与两轮移动机器人整合起来，同时实现移动和跳跃功能，具备很强的实用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种可实现移动和跳跃的两轮机器人，该机器人在平坦路面采用轮式移动方式前进；遇到障碍物或沟渠时，可以通过跳跃运动避障，且结构和控制简单、质量轻、体积较小。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种可跳跃的移动机器人包括轮式移动装置、弹簧锁定释放装置、弹簧跳跃机构、落地缓冲及姿态辅助调整机构四部分，弹簧锁定释放装置在轮式移动装置上方，两者通过弹簧跳跃机构连接，落地缓冲及姿态辅助调整机构连接在轮式移动装置上；

所述的弹簧跳跃机构包括左右连杆、定位齿轮组、导向杆、左滑块、右滑块、滑轨、滑块限位架、弹簧杆、拉伸弹簧、钢丝绳、底座；

所述的导轨固定于锁定释放装置中央，底座固定在轮式移动装置的支承架上；

所述的齿轮组、连杆通过螺钉可转动连接在底座上，定位齿轮组分别与左右连杆下端固定，左右连杆上端与左右滑块可转动连接，左右滑块与滑轨之间可滑动连接，滑块限位架固定于滑轨上，两个滑块限位架之间距离正好为拉伸弹簧的原长；

所述的滑块与连杆通过螺栓同轴心连接，弹簧杆穿过滑块与连杆的装配孔，拉伸弹簧可根据所需能量增减根数，弹簧两端分别固定于左右弹簧杆上，钢丝绳一端与底座中心相连，另一端穿过锁定释放装置中心孔与滚筒卷制。

进一步，所述的弹簧锁定释放装置包括控制电机、控制电机基座、一对减速齿轮组、小轴、一对缺齿齿轮组、滚筒、单向轴承、导向杆、轴基座、底板；

所述的控制电机基座、轴基座均固定安装在底板上，控制电机固定在控制电机基座上，轴通过轴承安装在轴基座上；

所述的减速小齿轮与电机的输出轴固定，减速大齿轮与减速传动轴固定安装，缺齿齿轮也安装在减速传动轴上；

所述的滚筒与滚筒齿轮安装在传动轴上，传动轴与轴基座之间通过单向轴承连接，单向轴承外壳与轴基座固连，导向杆穿过弹簧锁定释放装置底板上的通孔，其下端固定在跳跃机构底座上。

进一步，所述的轮式移动装置包括轮胎、驱动电机、电机架、支承架；其中所述的驱动电机与电机架固定，电机架与支承架固定，轮胎中轴与电机输出轴固定。

进一步，所述的落地缓冲及姿态辅助调整机构包含缓冲辅助架、缓冲杆、弹性笼架；其中所述的缓冲辅助架与轮胎中心同轴连接，缓冲杆安装在缓冲辅助架上，可绕其中心转动，弹性笼架固定在轮胎外圈上。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、具有平面移动和跳跃运动两种运动方式，且跳跃结构简单，节约尺寸。

本发明由轮式移动装置、弹簧锁定释放装置、弹簧跳跃机构、缓冲及姿态调整机构四部分组成，其中跳跃机构结构简单、能量利用率高。利用自平衡控制系统，轮式移动装置可以实现平面的直线运动及零半径转弯，运动灵活。跳跃过程容易控制，可分为三步：弹簧能量存储阶段、弹簧能量锁定阶段、弹簧能量释放阶段。弹簧能量存储：利用控制电机带动齿轮转动，从而使滚筒转动，收卷钢丝绳，使连杆张开，沿着滑轨移动，拉伸弹簧，实现弹簧能量存储。能量锁定阶段：到达能量锁定值时，电机停转，保持弹簧拉伸长度。能量释放阶段：电机启动，缺齿齿轮不再限制滚筒转动速度，弹簧受恢复力恢复原长过程中，释放存储能量。跳跃原理可靠：释放能量时，弹簧锁定释放装置使上板获得向上的速度，带动机器人整体离地跳跃。

2、能适应各种路况，自主调整平移和跳跃运动。