[发明专利]仿生袋鼠机器人及其跳跃方法

说明书

本发明公开仿生袋鼠机器人及其跳跃方法，主体内部两侧各安装有一套跳跃机构，尾巴安装于主体后端并可上下摆动，尾巴可帮助机器人站立，也可在跳跃过程中保持机器人的姿态平衡，后腿上端与主体转动连接，燃烧室与后腿转动连接，弹跳杆上端设有一个活塞并安装于燃烧室内部构成移动副，燃烧室中的氢氧混合气体爆燃可使弹跳杆迅速向下移动实现机器人的跳跃动作，支撑脚下侧为弧面结构，支撑脚后端与后腿下端转动连接，弹跳杆下端与支撑脚上侧中间位置转动连接；前臂机构的数量为两个并分别安装于主体两侧，前臂机构中的前大臂上端与主体转动连接，下端与前小臂后端转动连接，前小臂前端设有滚轮；在进行转向时，两个前臂机构可为机器人提供支撑。

技术领域

本发明涉及仿生机器人技术领域，具体涉及仿生袋鼠机器人及其跳跃方法。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，未来机器人将会有越来越多的应用，而其中一个重要的机器人应用方向就是用于对复杂的自然界进行探索，复杂工作环境下的行进机器人需解决如何提高地形适应能力的问题，这就要求机器人具有较强的越障能力以满足自然界复杂的地貌环境。轮式及履带式机器人无法越过沟壑及障碍物；步行及爬行机器人不仅运动缓慢越障能力差，而且自由度多控制复杂；而跳跃机器人具有优越的越障能力，其立足点不必是连续的，可在能够到达的区域内选择最优支撑点，也可以越过本身数倍的障碍物，并且跳跃运动的突然性与爆发性有助于躲避危险，在完成危险任务时更加灵活，从而可以满足人类探索自然界的需求，同时在反恐、抢险救灾等诸多领域具有很大的潜力。

对于设计中的优雅和高效，自然界永远是我们学习的对象。其中袋鼠具有前肢短小，后肢发达，尾长而粗，以跳代跑的特点。袋鼠在跳跃时速度可达70千米每小时，一次跳跃可达10米远，并能跳过3米高的障碍，是自然界中弹跳能力最优秀的物种，因此研制一种仿生袋鼠的机器人具有重要的研究意义和实用价值。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供仿生袋鼠机器人及其跳跃方法，可实现连续跳跃，并能减缓着陆的刚性冲击。

本发明采取的技术方案为：仿生袋鼠机器人及其跳跃方法，其特征在于：主体内部为中空结构，主体内部后端设有两个腿杆安装板，主体内部上端设有吊舱，总控单元安装于吊舱中，总控单元中集成有氢气罐、氧气罐、抽气泵、锂电池组和数据处理系统，陀螺仪传感器固定安装于吊舱下侧，主体左右两侧各安装有一套跳跃机构；尾巴前端与主体后端转动连接，电缸安装于主体内部并可控制尾巴的上下摆动，尾巴可帮助机器人站立，也可在跳跃过程中保持机器人的姿态平衡；后腿上端安装于右侧腿杆安装板的外侧并构成转动副，摆腿电机固定安装于右侧腿杆安装板的内侧并可驱动后腿的摆动；燃烧室安装于后腿上端前侧并构成转动副，燃烧室内部为侧壁光滑的圆柱空腔，燃烧室上端安装有一个火花塞，氢气管、废气管和氧气管的下端与燃烧室内的圆柱空腔接通，氢气管上端通过一个电磁阀后与总控单元中的氢气罐接通，氧气管上端通过一个电磁阀后与总控单元中的氧气罐接通，废气管上端通过一个电磁阀后与总控单元中的抽气泵的入口接通，抽气泵的出口与排气管上端接通，排气管的下端通向主体外部的大气环境；弹跳杆上端设有一个活塞，弹跳杆与燃烧室同轴安装构成移动副，并且活塞位于燃烧室内部的圆柱空腔中并可上下移动；支撑脚下侧为弧面结构，支撑脚后端与后腿下端转动连接，弹跳杆下端与支撑脚上侧中间位置转动连接；前臂机构的数量为两个并分别安装于主体两侧，前臂机构中的前大臂上端与主体转动连接，下端与前小臂后端转动连接，前小臂前端设有滚轮；在进行转向时，两个前臂机构可为机器人提供支撑。

作为优选，氢气罐中充满压缩氢气，氧气罐中充满压缩氧气，数据处理系统可实时处理机器人的运动参数并对各个动力部件进行控制。

作为优选，陀螺仪传感器可实时检测机器人的俯仰角度、加速度、空间移动速度的动态参数，并将参数实时反馈至数据处理系统。

作为优选，支撑脚下侧包覆有一层橡胶垫，橡胶垫用于增大支撑脚与地面之间的摩擦力。

作为优选，火花塞下端的点火针位于燃烧室内部的圆柱空腔中，火花塞用于点燃燃烧室中的氢氧混合气体。