[发明专利]仿蝗虫跳跃机器人

说明书

本发明提供了仿蝗虫跳跃机器人，其能解决现有的仿生弹跳机器人跳跃高度为定值，难以做到对跳跃高度实现控制，并且耗能高的技术问题。其技术方案是这样的，其包括机体，机体设有前腿支撑、后腿起跳机构、能量储存装置、控制装置和电源，能量储存装置包括第一弹簧和第一电机，控制装置与电源、第一电机电控连接，其特征在于：能量储存装置还包括导轨、滑块和螺杆，导轨与机体固定连接、并沿机体的前后方向布置，滑块与导轨滑动连接，螺杆贯穿滑块、并与滑块螺纹连接，电机固定于机体、并带动螺杆转动，第一弹簧一端连接后腿起跳机构、其另一端连接滑块。

技术领域

本发明涉及仿生弹跳机器人领域，具体涉及仿蝗虫跳跃机器人。

背景技术

现有的仿蛙形、跳蚤或蝗虫的弹跳机器人利用电机驱动、弹簧蓄能的方式实现跳跃。弹簧蓄能具有结构简单、易于小型化等优点。其中，单足弹跳机器人相对较好的实现了跳跃功能，而多足弹跳机器人的跳跃功能主要是用来作为实现小跑步态的必须条件，所以跳跃的高度十分有限。美国国家航空宇航局（NASA）喷气动力实验室（JPL）与加利福尼亚技术学院联合研制了一种蛙形弹跳机器人，用于解决星际探索中漫游车在崎岖的地形地貌下活动范围有限的问题，弹跳机器人重1.3公斤，一个驱动电机由太阳能电池供电，自带嵌入式控制系统，配有微型摄像机及各种传感器用于采集外界信息，最大跳跃高度可达在火星上预计可达5～6米。NASA的蛙形弹跳机器人，当弹簧被压缩到一定程度时，锁紧装置被触发，弹簧瞬间释放带动整个机构跃起，由于弹簧每次的压缩量为定值，即用以驱动蛙形弹跳机器人的弹性势能均为定值，因此跳跃高度也为定值，难以做到对跳跃高度实现控制，耗能高。

发明内容

本发明提供了仿蝗虫跳跃机器人，其能解决现有的仿生弹跳机器人跳跃高度为定值，难以做到对跳跃高度实现控制，并且耗能高的技术问题。

其技术方案是这样的，其包括机体，所述机体设有前腿支撑、后腿起跳机构、能量储存装置、控制装置和电源，所述能量储存装置包括第一弹簧和第一电机，所述控制装置与所述电源、所述第一电机电控连接，其特征在于：

所述能量储存装置还包括导轨、螺杆和滑块，所述导轨与所述机体固定连接、并沿所述机体的前后方向布置，所述螺杆固定于所述机体、并与所述导轨平行设置，所述滑块与所述导轨滑动连接、并与所述螺杆螺纹连接，所述电机固定于所述机体、并带动所述螺杆转动，所述第一弹簧一端连接所述后腿起跳机构、其另一端连接所述滑块。

进一步的，所述前腿支撑包括板状的前腿，所述前腿固定于所述机体前端、并与地面成60°夹角。

进一步的，所述后腿起跳机构包括由大腿、小腿、支撑杆和第一连接部，所述机体左右两侧各设有一组依次铰接的小腿、支撑杆和第一连接部，所述支撑杆的上端与小腿的中部铰接，所述第一连接部与所述机体固定连接，所述机体上侧设有一大腿，所述大腿上端通过第一连接轴与所述机体两侧的小腿的上端铰接、其下端通过第二连接轴与所述机体两侧的第一连接部的上端铰接，所述第一弹簧一端连接所述大腿的上端部位。

更进一步的，所述支撑杆与小腿的铰接处的转轴孔位于小腿整体杆长的4/15处。

更进一步的，所述大腿、小腿、支撑杆和第一连接部的长度比例为7:15:7:3。

进一步的，所述第一电机固定于所述机体的后端下侧，所述第一电机的转轴端部固定有第一齿轮，所述螺杆的后端固定有第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合。

进一步的，所述机器人还包用于将第一弹簧的弹性势能释放供后腿起跳机构蹬地的能量释放装置。

更进一步的，所述能量释放装置包括棘轮、棘爪、第二弹簧、拨杆和第二电机，所述棘轮固定于所述大腿的下端、并套接于所述第二连接轴，所述棘爪包括依次连接的爪部、孔部和拨动部，所述爪部连接第二弹簧、并能在第二弹簧的作用下与所述棘轮啮合，所述孔部套接于第三连接轴上，所述第三连接轴固定于所述机体，所述拨动部的前端位于所述拨杆的旋转半径内，所述拨杆固定于所述第二电机的转轴端部，所述第二电机固定于所述机体。