[发明专利]一种弹性储能释放机构及控制方法

说明书

一种弹性储能释放机构及控制方法，包含动力源、传动组件、中间轴、第一棘轮棘爪、第二棘轮棘爪、第一不完全齿轮、第二不完全齿轮、第一齿轮、第二齿轮、扭簧、输出轴、前身板和后身板；第一棘轮和第一不完全齿轮固连，第二不完全齿轮和第二棘轮固连，第一齿轮固装在输出轴上，扭力弹簧和第二齿轮套在输出轴上，扭力弹簧的扭臂定位在第一齿轮和第二齿轮上，传动组件和中间轴的动力由安装在后身板上的动力源提供，第二不完全齿轮与第二齿轮作用时，实现弹性势能的储存与释放。具有结构紧凑、布局合理、可重复使用等优点，可用于制作仿青蛙肢腿，实现跳跃与水中游动。

技术领域

本发明涉及一种执行机构及控制方法，具体涉及一种弹性储能释放机构及控制方法。

背景技术

移动机器人作为一种具有移动能力并能完成预定任务的智能系统，已经开始在勘探侦察、抢险救灾、星际探索、爆破等领域发挥越来越重要的作用，青蛙集优异的陆地跳跃能力和灵活的水下游动能力于一身。

目前，仿生两栖机器人尚未在实际应用中得到应用。主要原因在于大多数两栖机器人的推进机构其速度、效率和通过性能较低，距离实际使用存在较大差距，且对于机器人在两栖介质中的性能，如在沙子或泥浆中的性能，以及在两栖环境中的功能转换的研究还很少，不能支持两栖机器人的实用性。

很多跳跃机器人使用了基于气动执行器的软硅胶弹性体来实现机器人跳跃，通过燃烧和爆炸迅速释放大量气体的化学燃料来用作跳跃机器人的致动器，但难以建模和分析的强烈非线性，难以精确控制，并且燃料的持续供应并没有电机方便，此外，易泄漏、易燃易爆的特性可能在机器人实验中带来一定的危险。

发明内容

本发明为克服现有技术，提供一种结构紧凑、布局合理和可重复使用的弹性储能释放机构。

一种弹性储能释放机构，包含动力源、传动组件、中间轴、第一棘轮棘爪、第二棘轮棘爪、第一不完全齿轮、第二不完全齿轮、第一齿轮、第二齿轮、扭力弹簧、输出轴、前身板和后身板；第一棘轮棘爪包含第一棘轮和第一棘爪，第二棘轮棘爪包含第二棘轮和第二棘爪；中间轴和输出轴分别可转动地设置在前身板和后身板上，第一棘轮和第一不完全齿轮固连，并通过单向轴承安装在中间轴上，第一棘轮被设置于前身板上的第一棘爪的约束单向传动，第二不完全齿轮和第二棘轮固连，并通过单向轴承安装在中间轴上，第二棘轮被设置于后身板上的第二棘爪的约束单向传动，第一齿轮固装在输出轴上，扭力弹簧和第二齿轮套在输出轴上，扭力弹簧的扭臂定位在第一齿轮和第二齿轮上，传动组件和中间轴的动力由安装在后身板上的动力源提供，第一不完全齿轮与第一齿轮相互作用，实现输出轴的正反转动，第二不完全齿轮与第二齿轮相互作用，实现弹性势能的储存与释放。

一种弹性储能释放机构的控制方法，所述方法包含如下步骤：动力源提供动力，经传动组件传递给中间轴，第一不完全齿轮转动，控制第二不完全齿轮不转动，使第一不完全齿轮与第一齿轮啮合，以齿轮转到无齿区前两个齿的位置为零位，当第一不完全齿轮从啮合到达零位时，确保第一齿轮带动输出轴转动，实现连接输出轴的肢腿收缩，之后，动力源驱动第二不完全齿轮反向转动，使第二不完全齿轮与第二齿轮啮合，控制第一不完全齿轮不转动，当第二不完全齿轮从啮合到达零位时，扭力弹簧被压缩储存弹性势能；然后，动力源驱动第一不完全齿轮转动，使第一不完全齿轮的无齿部分作用，此时，第一齿轮没有啮合力的约束，在扭力弹簧储存的弹性势能作用下，使肢腿迅速伸出，实现陆地跳跃，或者在水下后蹬游动，之后，动力源继续驱动第二不完全齿轮反向转动，使第二齿轮的无齿部分作用，第二齿轮不再压缩扭力弹簧，使扭力弹簧结束约束，当动力源驱动第一不完全齿轮转动时，使第一不完全齿轮与第一齿轮啮合，使得肢腿在没有弹簧力的作用下迅速回收，此时，完成一个收腿与伸腿周期，如实现连续的跳跃或者游动，重复以上过程。

本发明相比现有技术的有益效果是：