CN112046632A - 一种仿蝗虫弹跳装置 - Google Patents

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周凯文
苑明海
张晨希
姚琪
王佳乐
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members

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Abstract

本发明公开了一种仿蝗虫弹跳装置，包括腿部装置和动力装置；所述腿部装置包括大腿结构、小腿结构和弹跳结构；所述大腿结构包括大腿骨和大腿连接块，所述大腿骨一端固定于大腿连接块上，另一端固定于动力装置上；所述小腿结构包括小腿骨、小腿连接块和足端，所述小腿骨一端固定于小腿连接块上，另一端连接足端；所述小腿骨上滑动设置有滑块；所述小腿连接块和大腿连接块通过关节连接；所述动力装置包括驱动装置、外壳和内壳，所述内壳固定于外壳内的轴上，所述驱动装置与所述轴连接。本发明可以跨过更高的地形障碍，面对复杂地形也可以从容面对，解决了越障的问题，给各种探测任务带来极大便利。

Description

一种仿蝗虫弹跳装置
技术领域
本发明涉及一种仿蝗虫弹跳装置，属于仿生机械技术领域。
背景技术
当前，传统机器人大都使用轮式运动方式。但其只能在平整路面上进行活动，无法适应各种复杂的地形，越障能力差，难以实现多种特定任务，在现今科技高速发达的背景下，机器人的研究吸引更多目光，需要其进入地形复杂，条件顽劣的环境探求自然界，为人类带来方便，未知区域对机器人的适应环境能力、运动方式及运动水平要求更加严格。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种仿蝗虫弹跳装置, 可以跨过更高的地形障碍，面对复杂地形也可以从容面对，解决了越障的问题，给各种探测任务带来极大便利。
为解决上述技术问题，本发明提供一种仿蝗虫弹跳装置，包括腿部装置和动力装置；
所述腿部装置包括大腿结构、小腿结构和弹跳结构；
所述大腿结构包括大腿骨和大腿连接块，所述大腿骨一端固定于大腿连接块上，另一端固定于动力装置上；
所述小腿结构包括小腿骨、小腿连接块和足端，所述小腿骨一端固定于小腿连接块上，另一端连接足端；所述小腿骨上滑动设置有滑块；所述小腿连接块和大腿连接块通过关节连接；
所述弹跳结构包括弹簧杆、与弹簧杆相连接的弹簧；所述弹簧杆固定于小腿连接块上，所述弹簧与大腿骨相连接；
所述动力装置包括驱动装置、外壳和内壳，所述内壳固定于外壳内的轴上，所述驱动装置与所述轴连接，所述内壳和外壳之间形成凹槽；所述轴上套设有挡杆，所述凹槽内设有拉栓，所述拉栓在挡杆的推动下在凹槽内移动；所述拉栓通过连接线与滑块连接。
优选地，所述内壳为凸轮，所述凸轮的厚度为外壳凹槽的深度，所述内壳的边界为两个弧度不同的圆弧。
优选地，所述小腿骨上设有限制滑块移动、防止滑块过于接近关节处的凸起。
优选地，所述足端底部设有锯齿。
优选地，所述连接线为不可伸长的连接拉栓和滑块的线。
优选地，所述驱动装置为伺服电机。
优选地，所述关节的连接方式为铰接。
优选地，所述连接线为尼龙绳。
优选地，所述大腿骨和小腿骨分别设有两根，所述弹簧杆和弹簧分别设有两根，所述外壳和内壳分别设有两个。
本发明所达到的有益效果：本发明可用于星际探测、战场侦察等领域，在火星等行星表面，机器人则可以跨过更高的地形障碍，面对复杂地形也可以从容面对。本发明的仿蝗虫弹跳装置解决了越障的问题，给各种探测任务带来极大便利。本发明的仿蝗虫弹跳装置结构简单、成本极低，适用于大批量投入使用。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为腿部装置的结构示意图；
图3为动力装置外部结构示意图；
图4为动力装置内部结构示意图。
图中：1-尼龙绳、2-大腿骨、3-弹簧、4-弹簧杆、5-大腿连接块、6-关节、7-小腿连接块、8-小腿骨、9-滑块、10-外壳、11-伺服电机、12-内壳、13-轴、14-挡杆、15-拉栓、16-足端。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1至图4所示，一种仿蝗虫弹跳装置，包括腿部装置、动力装置；腿部装置包括大腿结构，小腿结构，弹跳结构。
大腿结构包括两根大腿骨2和大腿连接块5；大腿骨2一端固定于大腿连接块5上，另一端固定于动力装置的外壳10上；小腿结构包括两根小腿骨8、小腿连接块7、滑块9、足端16；小腿骨8一端固定于小腿连接块7上，另一端连接足端；小腿骨8上滑动设置有滑块9，滑块9由小腿骨8穿过，可在其上滑动；小腿骨8上有一个凸起会限制滑块9的移动，以免滑块9过于接近关节6处；小腿连接块7和大腿连接块5通过关节6连接，关节6连接方式为铰接；足端16带有锯齿底，可增大与地面摩擦力。
弹跳结构包括两根弹簧杆4和两个弹簧3；弹簧杆4一端固定于小腿连接块上7，另一端与弹簧3相连；弹簧3一端与弹簧杆4相连，另一端与大腿骨2相连。
动力装置包括伺服电机11、两个外壳10、两个内壳12、挡杆14、拉栓15、尼龙绳1；内壳12为凸轮，凸轮厚度为外壳10凹槽的深度，内壳12的边界为两个直径不同的圆弧。内壳12固定于外壳10内的轴13上，伺服电机11与轴13连接，轴13上套设有挡杆14，伺服电机11控制挡杆14的转动；内壳12和外壳10之间形成不规则凹槽，凹槽内设有拉栓15，拉栓15在挡杆14的推动下在凹槽内移动；拉栓15通过尼龙绳1与滑块9连接，尼龙绳1为不可伸长的绳。
腿部装置和动力装置的连接依靠大腿骨2固定于外壳10上和尼龙绳1连接拉栓15和滑块9。
工作原理如下：
弹跳装置工作分为两个阶段：
蓄力阶段：挡杆14与伺服电机11的轴13过盈配合，轴13带动挡杆14逆时针旋转；挡杆14旋转时会遇到拉栓15，然后推动拉栓15移动；拉栓15在凹槽和尼龙绳1的限制下只能凹槽中移动，此时拉栓15通过尼龙绳1给滑块9拉力，滑块9卡在小腿骨8凸起处，此时弹簧3会伸长，大腿与小腿夹角变小，进行蓄力动作；
跳跃阶段：内壳12的外形为两个不同心圆弧，当挡杆14转动180°时，拉栓15刚好被推到内壳12圆弧交界处，此处其圆弧的弧度突然变大，在弹簧力的作用下，拉栓15与挡杆14脱离接触，加速移动，大小腿间夹角瞬时变大，完成跳跃动作。
本发明的仿蝗虫弹跳装置解决了越障的问题，给各种探测任务带来极大便利。本发明的仿蝗虫弹跳装置结构简单、成本极低，适用于大批量投入使用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种仿蝗虫弹跳装置，其特征在于：包括腿部装置和动力装置；
所述腿部装置包括大腿结构、小腿结构和弹跳结构；
所述大腿结构包括大腿骨和大腿连接块，所述大腿骨一端固定于大腿连接块上，另一端固定于动力装置上；
所述小腿结构包括小腿骨、小腿连接块和足端，所述小腿骨一端固定于小腿连接块上，另一端连接足端；所述小腿骨上滑动设置有滑块；所述小腿连接块和大腿连接块通过关节连接；
所述弹跳结构包括弹簧杆、与弹簧杆相连接的弹簧；所述弹簧杆固定于小腿连接块上，所述弹簧与大腿骨相连接；
所述动力装置包括驱动装置、外壳和内壳，所述内壳固定于外壳内的轴上，所述驱动装置与所述轴连接，所述内壳和外壳之间形成凹槽；所述轴上套设有挡杆，所述凹槽内设有拉栓，所述拉栓在挡杆的推动下在凹槽内移动；所述拉栓通过连接线与滑块连接。
2.根据权利要求1所述的一种仿蝗虫弹跳装置，其特征在于：所述内壳为凸轮，所述凸轮的厚度为外壳凹槽的深度，所述内壳的边界为两个弧度不同的圆弧。
3.根据权利要求1所述的一种仿蝗虫弹跳装置，其特征在于：所述小腿骨上设有限制滑块移动、防止滑块过于接近关节处的凸起。
4.根据权利要求1所述的一种仿蝗虫弹跳装置，其特征在于：所述足端底部设有锯齿。
5.根据权利要求1所述的一种仿蝗虫弹跳装置，其特征在于：所述连接线为不可伸长的连接拉栓和滑块的线。
6.根据权利要求1所述的一种仿蝗虫弹跳装置，其特征在于：所述驱动装置为伺服电机。
7.根据权利要求1所述的一种仿蝗虫弹跳装置，其特征在于：所述关节的连接方式为铰接。
8.根据权利要求1所述的一种仿蝗虫弹跳装置，其特征在于：所述连接线为尼龙绳。
9.根据权利要求1所述的一种仿蝗虫弹跳装置，其特征在于：所述大腿骨和小腿骨分别设有两根，所述弹簧杆和弹簧分别设有两根，所述外壳和内壳分别设有两个。
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