[发明专利]一种研究动物弹跳的仿猴机器人

说明书

本发明提出了一种研究动物弹跳的仿猴机器人，包括：主体、上肢、上肢电机、弹跳腿、下肢电机、尾巴和三自由度尾巴控制装置。本机器人可通过弹跳腿起跳，在腾空阶段其四肢和尾巴均可以摆动。机器人主体内有微控制器、惯性测量模块、无线通讯模块、电池及相关电路，惯性测量模块可以实时检测机器人的空中姿态并与微控制器实现通讯，微控制器可控制电机使机器人运动。本发明通过对灵长类动物肢体和尾巴进行仿生设计，提出了一种研究动物弹跳的仿猴机器人，一方面可用于分析灵长类动物弹跳的行为特点，同时可为研究仿生机器人提供理论支撑。

技术领域

在本技术涉及仿生机器人领域，特别是一种研究动物弹跳的仿猴机器人。

背景技术

随着我国太空实验室的建成，月球及火星探测将成为未来科学研究的突破口。由于失重的原因，双足及多足行走、轮式行进等传统的运动方式越来越难以完成日益复杂的太空探索任务。

弹跳运动在失重环境下具有移动速度快、运动距离远的优势，将在未来太空探索中发挥越来越重要的作用。目前的弹跳机构主要关注的是弹跳的速度和距离，而腾空阶段姿态的控制很少有人关注。

地球上有许多弹跳能力很强的动物，灵长类动物作为一种与人类接近的高智商动物，具备在树林等复杂环境下跳跃的能力，研究这类动物的运动对探索在失重环境下的运动方式及开发弹跳机器人具有重要意义。仿生的第一步是从真实的动物身上抽象出合理简化后的模型，对这个模型进行研究。此外，简化后的模型应该具有足够的自由度，可以为研究动物的运动提供足够的数据支撑。

中国专利文献CN108858147公开的“一种气动肌肉驱动灵长类仿生机器人”只公布了一种气压驱动的机器人手臂，中国专利文献CN109986579B公开的“多模式运动仿灵长类机器人”结构复杂且未考虑灵长类动物尾巴，也为考虑灵长类的弹跳运动，因此在这一研究领域，具有更完备运动状态的机器人应该考虑进来。

发明内容

本发明正是遵循这一仿生思路设计了一种研究动物弹跳的仿猴机器人，来解决上述背景中存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种研究动物弹跳的仿猴机器人，其中主体包括头部、左上肢电机座、右上肢电机座、左下肢电机座、右下肢电机座和翻滚电机座，左上肢电机座和右上肢电机座、左下肢电机座和右下肢电机座沿主体中轴线对称分布，主体空腔内的微控制器、惯性测量模块、无线通讯模块、电池及相关电路均有合理的分布，且该空腔内的器件可以通过连接线与机器人上的电机进行通讯；上肢电机包括左上肢电机和右上肢电机，其中左上肢电机固定安装在主体的左上肢电机座里，右上肢电机固定安装在主体的右上肢电机座里；上肢包括左上肢和右上肢，其中左上肢与左上肢电机的输出轴固定连接，右上肢与右上肢电机的输出轴固定连接；下肢电机包括左下肢电机和右下肢电机，其中左下肢电机固定安装在左下肢电机座里，右下肢电机固定安装在右下肢电机座里。

所述弹跳腿包括左弹跳腿和右弹跳腿，其中左弹跳腿和右弹跳腿具有相同的结构，均包含下肢驱动杆、驱动连杆、股骨、胫骨、腓骨、踝-足连杆、弹簧、弹簧连接孔和弹跳驱动电机，其中股骨较粗一端的连接孔与下肢电机输出轴固定连接，弹跳腿中含有固定连接在股骨上的弹跳驱动电机，该弹跳驱动电机的输出轴与下肢驱动杆固定连接，驱动连杆一端与下肢驱动杆转动连接，另一端与胫骨转动连接，胫骨一端与驱动连杆转动连接，中部偏上方较粗位置与股骨末端转动连接，末端与踝-足连杆中部转动连接，踝-足连杆中部与胫骨转动连接，末端与腓骨一端转动连接，腓骨一端与踝-足连杆末端转动连接，另一端转动连接于股骨上，股骨一端与下肢电机输出轴固定连接，另一端与胫骨转动连接，在靠近胫骨的位置与腓骨转动连接，弹簧作为弹性元件，两端分别连接于股骨和腓骨的弹簧连接孔内。