[发明专利]基于并联机构的单腿跳跃机器人

说明书

一种基于并联机构的单腿跳跃机器人，包括静平台、动平台、足底橡胶垫和RSR串联支链。每条RSR串联支链包括电机支架、电机、弹性联轴器、主动杆和从动杆。电机支架固定在静平台上，电机固定在电机支架上，电机的输出轴通过弹性联轴器传递运动，弹性联轴器与主动杆一端通过第一转动副转动连接，主动杆的另一端通过球副与从动杆的一端连接，从动杆另一端和动平台通过第二转动副转动连接，足底橡胶垫通过安装固定在动平台底部。基于三自由度的并联机构，实现了单腿跳跃机器人的设计，简化了跳跃机器人的结构，降低了实验成本，运动灵活，控制方式简单。与此同时，对称的结构设计保证了机器人在静止状态下亦能够站立在地面上，增加了稳定性。

技术领域

本发明涉及机器人的技术领域，具体说是一种基于并联机构的单腿跳跃机器人。

背景技术

随着机器人技术的快速发展，机器人开始广泛应用于各种领域，人们对机器人的运动也提出了更高的要求，人们希望机器人能够拥有快速、灵巧和高效的运动能力。对于腿式机器人而言，如何实现机器人的全方向快速移动已经成为机器人领域的研究热点。传统的腿式机器人大多是四足、六足机器人，受限于电机输出功率速度和机器人本体重量，移动速度比较慢，而且在面对复杂地形时，例如地震灾后废墟，其机动性能大大受限，实用价值也大大折扣。

单腿跳跃机器人是腿式机器人中结构最为简单的机器人，开发单腿机器人成本低、周期短。通过合理的结构设计，单腿跳跃机器人可以实现快速灵活的全向运动，同时借助于关节的储能设计，机器人能够吸收外部冲击，将动能转化成弹性结构中的势能，在下一个运动周期中重新驱动机器人运动，极大提高机器人的运动能量效率。相对于多足机器人，单腿跳跃机器人的结构对称性更好，运动具有全方向性，不需要掉头转弯就能改变运动方向。同时单腿机器人的运动周期短，运动速度也比传统多足机器人更快。

然而大多数单腿跳跃机器人具有如下缺点：

（1）结构大多采用多足动物的骨架结构，运动具有方向性，不能灵活改变运动方向。自然界中的多足动物由于其身体构造，身体结构分前后左右，其腿部结构与之对应，也具有方向性。例如自然界中的哺乳动物，在前后方向上运动比价灵活，但是不能横向移动，必须通过转弯才能改变方向，参考这种仿生腿部结构的单腿跳跃机器人也具有这个缺陷。

（2）控制系统复杂，稳定性差。由于结构的不对称性导致机器人本身难以保持平衡，控制难度大。

为使单腿跳跃机器人在社会生活多领域发挥更多作用，最基本的就是要从机构设计方面去创新突破，探索研制运行灵活，适应地形能力强，任务适用面广的新型单腿跳跃机器人。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于并联机构的单腿跳跃机器人。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:

本发明的基于并联机构的单腿跳跃机器人，包括：静平台、动平台、足底橡胶垫和RSR串联支链，静平台和动平台之间通过多条RSR串联支链相连接，动平台的底部设置足底橡胶垫；上述各条RSR串联支链又包括电机支架、电机、弹性联轴器、主动杆和从动杆，其中电机支架固定设置在静平台上，电机与电机支架相固定，电机的输出轴与弹性联轴器相连并由弹性联轴器传动，主动杆的一端通过第一转动副与弹性联轴器转动连接，主动杆的另一端通过球副与从动杆的一端连接，同时从动杆的另一端和动平台通过第二转动副转动连接。

本发明还可以采用以下技术措施：

所述的RSR串联支链为三条，三条RSR串联支链在静平台和动平台间均匀分布设置。

所述的动平台上足底橡胶垫的设置位置与RSR串联支链的设置位置相对应。