[发明专利]仿蛙后腿跳跃机构

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种机器人结构，具体地说是跳跃机构。

背景技术

如今，机器人在人们的生活中扮演者越来越多的角色。而机器人的研究领域正在向地形复杂化、环境非结构化、任务自主化的方向扩展。相比轮式或履带式机器人，腿式机器人将越发受到重视，其中跳跃机器人的研究更为活跃。跳跃机器人具有突出的越障能力，甚至可以越过数倍于自身尺寸的障碍，拥有较大的活动范围。跳跃的爆发性还可以躲避对自身的伤害。更重要的是跳跃的运动方式具有低能耗特点。这些优点使得仿生腿型跳跃机器人可以应用于诸如考古探测、星际探索、以及反恐救援活动等。然而，目前的仿生跳跃机构有的仿生度不高，有的结构设计不合理导致跳跃效果不理想。

在中国专利局发布的专利中有一些仿生的跳跃结构，但大部分仿生度不高。仿青蛙跳跃机器人（申请号：201210279364.9发明人：黄昔光等）的后腿是用一个四连杆和一个弹簧的结构形式，优化了腿部结构，跳跃性能也不错，但是腿部对青蛙的仿生程度不高。忽略了腿部结构的完整性，不符合仿生学原理。除此之外，仿生蝗虫跳跃机器人（申请号：200710072236.6发明人：陈东良等）其腿部结构和黄昔光的仿青蛙跳跃机器人的后腿机构原理一样。仿蝗虫弹射机理的跳跃机器人（申请号：201110030972.1发明人：梅德庆等）跳跃原理用的是弹射，腿部结构仿生性也很差。仿生性很高的有蛙式机器人腿部弹跳机构（专利号：201010122585.6发明人：左国玉等），其腿部结构由大腿、小腿、连杆和关节组成，拥有两个四连杆机构，通过控制在导杆上滑块的运动调节腿部的伸展和收缩。腿部很好的模仿了青蛙后退。虽然脚部加装了弹性元件，但是其起跳后只用脚步弹性元件和髋关节的弹簧来缓冲，缓冲效果不太好，而且其髋关节的弹簧需要拉伸很长距离才能释放，影响了起跳效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种达到高仿生性和高跳跃效果的仿蛙后腿跳跃机构。

本发明的目的是这样实现的：

本发明仿蛙后腿跳跃机构，其特征是：包括躯干机构、大腿机构、小腿机构、脚掌机构；

所述的躯干机构包括左侧躯干支撑板、右侧躯干支撑板，左侧躯干支撑板和右侧躯干支撑板之间分别安装大腿关节轴和加固支承轴；

所述的大腿机构包括左侧大腿支撑板、右侧大腿支撑板、大腿固定板，左侧大腿支撑板和右侧大腿支撑板分别固定在大腿关节轴左右两个端部，大腿固定板的两端分别固定在左侧大腿支撑板和右侧大腿支撑板上，加固支承轴和大腿固定板之间安装大腿复位弹簧；

所述的小腿机构包括小腿转动机构、小腿复位机构、小腿伸缩机构；小腿转动机构包括左侧小腿支撑板、右侧小腿支撑板、小腿弯曲驱动绳、小腿关节轴，小腿关节轴分别与左侧小腿支撑板、右侧小腿支撑板固定，小腿关节轴通过轴承分别与左侧大腿支撑板、右侧大腿支撑板相连，小腿弯曲驱动绳包括两根，其一端安装在加固支承轴上，另一端分别安装在左侧小腿支撑板和右侧小腿支撑板上；小腿复位机构包括小腿前端固定板，小腿前端固定板的两端分别与左侧小腿支撑板和右侧小腿支撑板的前端部固连，小腿前端固定板和大腿固定板之间安装小腿复位弹簧；小腿伸缩机构包括固定管、伸缩管、滑动导向板、小腿后端固定板、导向滑轮、伸缩驱动绳，所述的固定管和伸缩管均包括两个，第一固定管固定在左侧小腿支撑板上，第二固定管固定在右侧小腿支撑板上，滑动导向板与两个伸缩管固连，滑动导向板的两端分别套在第一固定管和第二固定管上，小腿后端固定板的两端分别与左侧小腿支撑板和右侧小腿支撑板的后端部固连，小腿后端固定板和滑动导向板之间安装伸缩弹簧，导向滑轮安装在在小腿前端固定板上，伸缩驱动绳绕过导向滑轮，伸缩驱动绳的两端分别固定在大腿固定板和滑动导向板上；

所述的脚掌机构包括两个脚掌座，两个脚掌座通过脚掌转轴分别安装在两个伸缩管上，第一脚掌座和第一固定管之间安装第一脚掌复位弹簧，第二脚掌座和第二固定管之间安装第二脚掌复位弹簧，两个脚掌座上均安装弹性脚板。

本发明还可以包括：

1、所述的小腿伸缩机构还包括两个导向块，第一导向块固定在第一伸缩管上，第二导向块固定在第二伸缩管上，第一固定管穿过第一导向块，第二固定管穿过第二导向块。

2、所述的弹性脚板采用弹性材料，其形状为前窄后宽。

本发明的优势在于：

1.用绳索取代连杆组成四连杆机构，成为小腿转动的驱动执行机构。当驱动大腿关节轴转动时，小腿弯曲驱动绳可以和其他部分组成四连杆机构，实现小腿的弯曲。当腿部机构落地时，绳会少量松弛，完全由复位弹簧缓冲，不像刚性连杆那样阻碍缓冲。