[发明专利]一种基于张拉整体原理的跳跃机器人及其工作方法

说明书

本发明属于机器人领域，提供了一种基于张拉整体原理的跳跃机器人及其工作方法，其中，该跳跃机器人呈包含四个相同三角形面的四面体结构，第一柔性元件位于四面体结构的六条棱边，两个弹性弯杆处于四面体结构形成的包络面的内部，两个弹性弯杆通过第二柔性元件连接；当四面体结构着地时，其中一个三角形面与地面接触，此时两个弹性弯杆中的一个弹性弯杆所在平面与地面垂直；驱动结构，用于控制第二柔性元件收缩以使弹性弯杆产生形变从而储存弹性势能，当弹性弯杆储存的弹性势能瞬间释放时，通过四面体结构与地面之间的反作用力使机器人产生跳跃运动。

技术领域

本发明属于机器人领域，尤其涉及一种基于张拉整体原理的跳跃机器人及其工作方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

现有机器人大致可分为刚体机器人和软体机器人两种。目前广泛应用于生产生活中的刚体机器人具有技术成熟、运动速度快、精度高、负载能力强等优点，但是柔顺性、环境适应性以及与人或者外界环境接触时的安全性较差。软体机器人的特性与刚体机器人恰好相反，同时柔性材料的内部共振和耦合也给机器人的精确控制带来了很多困难，对加工制造技术也提出了更高的要求。

基于张拉整体结构的跳跃机器人是一种利用张拉力控制机器人运动的新型机器人。尽管这种机器人有很多潜在的应用，但是目前还存在一些问题，包括以下几个方面：

重量问题：为了满足机器人跳跃的需要，需要使用一定数量的驱动器、张拉绳等部件，构件数量过多会增加机器人的重量，使得机器人的机动性受到一定的限制。

控制复杂：基于张拉整体结构的跳跃机器人需要控制多个驱动器、张拉绳等部件，因此控制难度较大。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明的第一个方面提供一种基于张拉整体原理的跳跃机器人，其由两个可受控产生弯曲变形的弹性弯杆和多个柔性元件组成；在地面上时机器人会有其中一个三角形面与地面接触，此时两个弹性弯杆中的一个弹性弯杆所在平面与地面垂直，利用驱动机构控制该弹性弯杆产生弯曲变形，弹性弯杆会储存弹性势能；当储存的弹性势能瞬间释放时，会通过机器人与地面之间的反作用力使机器人产生跳跃运动。由于机器人结构的对称性，当机器人着地后，可继续控制机器人实现连续的跳跃运动。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于张拉整体原理的跳跃机器人，包括两个可受控产生弯曲变形的弹性弯杆、多个柔性元件和驱动结构；

所述跳跃机器人呈包含四个相同三角形面的四面体结构，第一柔性元件位于四面体结构的六条棱边，所述两个弹性弯杆处于四面体结构形成的包络面的内部，所述两个弹性弯杆通过第二柔性元件连接；当四面体结构着地时，其中一个三角形面与地面接触，此时两个弹性弯杆中的一个弹性弯杆所在平面与地面垂直；

所述驱动结构，用于控制第二柔性元件收缩以使弹性弯杆产生形变从而储存弹性势能，当弹性弯杆储存的弹性势能瞬间释放时，通过四面体结构与地面之间的反作用力使机器人产生跳跃运动。

为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明的第二个方面提供一种基于张拉整体原理的跳跃机器人的工作方法，其利用驱动机构控制该弹性弯杆产生弯曲变形，弹性弯杆会储存弹性势能；当储存的弹性势能瞬间释放时，会通过机器人与地面之间的反作用力使机器人产生跳跃运动。由于机器人结构的对称性，当机器人着地后，可继续控制机器人实现连续的跳跃运动。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于张拉整体原理的跳跃机器人的工作方法，包括：

初始状态下，驱动机构处于锁紧状态，四面体任意一面与地面接触，此时两个弹性弯杆中的一个弹性弯杆所在平面与地面垂直；