CN114940223A - 一种仿生青蛙机器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿生青蛙机器，属于仿生机器人领域。本发明的仿生青蛙机器包括支撑框架、前腿、后腿组件和后脚，还包括前腿转向组件、前腿缓冲关节组件、蓄能释放模块、后腿杆件、测距组件和图像采集组件。通过对本发明的仿生青蛙机器的整体结构进行优化，能够得到一种跳跃性能优异、运动姿态稳定，且可以很多复杂地形中进行运动的仿生机器，其结构简单，装配操作便捷，制造成本低，可以有效应用于复杂地形场景下的的勘测和定位，具备较高的市场价值。

Description

一种仿生青蛙机器

技术领域

本发明属于仿生机器人技术领域，更具体地说，涉及一种仿生青蛙机器。

背景技术

近年来，仿生动物学的研究是仿生学研究的一大分支。在自然界中，很多生物都具有一定的强度、刚度和稳定性的结构，很多结构关系如：一面蜘蛛网、一只蛋壳、一个蜂巢，看似弱小，有时却能承受很大的外力，或抵御强大的风暴。这些巧妙合理的结构关系正逐步被给人们所认识和利用。而仿生主要是研究生物体和自然界物质存在的功能原理，深入分析生物原形的功能与构造、功能与形态的关系，综合表现在产品形态设计中的方法，以帮助人们认识大自然中的动物和其活动规律。

仿生机器人是仿生学与机器人领域应用需求结合的产物，根据仿生学原理，模仿生物的形态、结构、材料以及功能等性能优越的机电***，它们往往是被用来专门针对特定任务而设计出来的。按照其工作环境可分为陆面仿生机器人、空中仿生机器人和水下仿生机器人三种，也有一些研究机构研究出水陆两栖、水空两栖、路空两栖等具有综合用途的仿生机器人。

青蛙作为一种被人熟知的两栖动物，具有在陆地和水域生存的能力。青蛙在骨骼等机械层面有很多我们可以学习借鉴的地方，设计一种仿生青蛙机器，可以利用机器***跳功能来增强其地形适应和自主运动的能力。

经检索，关于仿生青蛙机器人的专利已有公开，如，中国专利名称为：仿青蛙跳跃机器人(申请号：201210279364.9)的申请案，该申请案中通过对前后肢的合理设置，提高了驱动元件的利用率，优化了腿部结构，跳跃性能也不错，但是其后腿对青蛙的仿生程度不高，忽略了腿部结构的完整性，不符合仿生学原理。

又如，中国专利名称为：一种蛙式跳跃机器人(申请号：201010194799.4)的申请案，该申请案中采用电机作为动力元件，超越离合器与齿形带等装置作为传动机构，滑块通过传动装置在电机的驱动下可以在导轨上运动，机器人双腿则在滑块的驱动下进行伸展与收缩从而完成跳跃动作。机器人腿部很好的模仿了青蛙后腿，其脚部也加装了弹性元件，但是其起跳后只用脚步弹性元件和髋关节的弹簧来缓冲，缓冲效果不太好，而且其髋关节的弹簧需要拉伸很长距离才能释放，影响了起跳效率。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有仿生机器可实现蓄能弹跳功能，大都采用电机驱动弹簧完成跳跃，研究使用场景单一，无法适应现实条件下复杂的环境情况；构件较多，结构装配复杂，造价昂贵，影响实用性。因此，本发明提供的一种跳跃性能优异、运动姿态稳定的仿生青蛙机器显得非常必要。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种仿生青蛙机器，包括支撑框架、前腿、后腿组件和后脚，所述支撑框架包括支架一和外壳，支架一安装于外壳上；所述前腿和后腿组件活动安装于支撑框架的支架一上。本发明通过对现有仿生青蛙机器的整体结构进行优化设计，整体框架和主要的零部件可采用3D打印加工制造而成，结构设计巧妙，有效简化了装配操作，使用性较好，具体的，本发明的仿生青蛙机器的结构如下：

所述前腿包括前腿转向组件和两副前腿杆，所述前腿转向组件整体固定安装于支架一上，其驱动端分别与两副前腿杆驱动相连，以控制两侧前腿杆进行转向，从而实现对仿生青蛙弹跳方向的控制。

所述后腿组件包括两组，对称设于外壳两侧，并与支架一相连；每组后腿组件包括电机、蓄能释放模块、后腿舵机和后腿杆件，所述电机和后腿舵机均可拆卸安装在支架一，且电机驱动端与后腿舵机驱动端均与蓄能释放模块驱动相连。本发明通过设置电机、后腿舵机及蓄能释放模块的设计，将所述的蓄能释放模块与后腿杆件活动连接，然后通过电机转动，配合后腿舵机促使蓄能释放模块进行蓄能、释放能量，最终可直接作用于后腿杆件，通过控制和驱动后腿杆件的伸、缩来实现青蛙机器的跳跃。同时，配合前腿转向组件，可实现青蛙机器不同姿态下的跳跃。

所述后脚包括两个，每个后脚可拆卸安装在一组后腿杆件底部。

作为本发明的进一步优化，所述蓄能释放模块包括齿轮一、扭簧、齿轮二、齿条和后腿齿轮组，所述齿轮一通过联轴器二与电机驱动端相连，齿轮一与齿轮二之间设有扭簧，齿轮二与后腿杆件活动相连，且齿轮一及齿轮二分别与两根齿条轮流卡合，以实现机器的弹跳功能。两根齿条分别与后腿齿轮组的两个齿轮单独啮合，且后腿齿轮组的两个齿轮均与后腿舵机的驱动端驱动相连。

作为本发明的进一步优化，还包括支架四，支架四可拆卸安装在支架一上；每组后腿组件中设有两个后腿舵机，两个后腿舵机分别可拆卸安装在支架四两端，每个后腿舵机的驱动端分别与后腿齿轮组中的一个齿轮的安装轴固定连接。

作为本发明的进一步优化，所述后腿杆件包括后腿主摆杆一、后腿主摆杆二、后腿主摆杆三、后腿杆连接架、后腿副杆一、后腿副杆二、后腿副杆三和后腿副杆四，其中：

所述后腿主摆杆一一端与齿轮二铰接，其另一端与后腿杆连接架铰接；所述后腿主摆杆二的一端与齿轮二铰接，其另一端与后腿杆连接架铰接；所述后腿主摆杆三的一端与支架一铰接，其另一端与后腿杆连接架铰接；所述后腿副杆一一端与后腿杆连接架铰接，其另一端与后腿副杆三中部铰连；所述后腿副杆二一端与后腿杆连接架铰接，其另一端与后腿副杆三一端铰连，且后腿副杆三另一端与后脚相连；所述后腿副杆四一端与后腿副杆二中部铰连，其另一端与后脚相连。

作为本发明的进一步优化，还包括后脚连接件二和后脚连接件一，后脚与后脚连接件一固定相连，后脚连接件二和后脚连接件一之间还设有后脚缓冲弹簧，所述后腿副杆三的端部与后脚连接件二铰连，所述后腿副杆四的端部与后脚连接件一铰连。

作为本发明的进一步优化，所述前腿转向组件包括转向舵机、转向齿轮、转向齿条、转向杆和前腿舵机，所述转向舵机整体通过支架二与支架一安装相连，其驱动端通过联轴器一与转向齿轮固定相连；所述转向齿条整体安装于支架一上，并与转向齿轮相啮合，且转向齿条两端分别铰接有一组转向杆，每根转向杆的另一端均分别铰接在前腿舵机上；所述前腿舵机安装在支架三上，且前腿舵机的驱动端与前腿杆固定相连。

作为本发明的进一步优化，每组转向杆包括有转向杆一和转向杆，转向杆一的一端与转向齿条铰连，其另一端与转向杆一端铰连，转向杆的另一端与前腿舵机输出端铰连；所述前腿杆包括互相铰连的前腿杆一和前腿杆二，前腿杆一与前腿舵机输出端相连，前腿杆二与前腿缓冲关节组件相连。

作为本发明的进一步优化，所述前腿缓冲关节组件包括缓冲摆杆、支撑架、弹簧一和弹簧二，所述前腿杆二顶部与弹簧二一端固连，弹簧二另一端与前腿杆一中部固连；前腿杆二底部与支撑架一端铰连，支撑架另一端设有缓冲摆杆，该缓冲摆杆两侧对称设有弹簧一，弹簧一一端与缓冲摆杆固连，其另一端与前腿杆二固连；所述支撑架底部安装有前腿滑轮。

作为本发明的进一步优化，还包括测距组件，所述测距组件整体设于机器前端，包括测距舵机和超声波模块，其中，测距舵机通过支架五安装在外壳上，测距舵机的驱动端与支架六固定相连，超声波模块安装在支架六上。

作为本发明的进一步优化，还包括图像采集组件，图像采集组件采用摄像头模块，该摄像头模块通过支架七安装于支架一上。

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明中仿生青蛙机器的结构简单，可采用3D打印技术进行制作，制作时间和成本低，有效减轻机器总体重量，使用扭簧作为储能元件，改善弹簧能量释放效率。采用对称型的驱动设置，能够有效提高机器跳跃运动的稳定性。

(2)本发明中仿生青蛙机器通过对后腿蓄能释放模块以及后腿杆件的结构进行优化设计，通过多个杆件间铰接，使机器具备连续跳跃能力，有效扩展了机器运动空间，提高了运动灵活性与连续性。

(3)本发明中仿生青蛙机器，在机器上设置有测距模块和图像采集模块，使得整体具有自主循迹避障功能，配合相应传感器模块可有效应用在军事探测、道路越障搜索以及通讯节点等领域，可应用于地质勘探活动，应用范围广泛。

(4)本发明中仿生青蛙机器，通过控制其后腿组件的电机旋转周期时长、后腿舵机转动角度参数、扭簧的弹性系数以及后腿杆件的杆长参数，能够实现不同的跳跃运动效果，较常规跳跃轨迹单一的防生青蛙机器而言，本发明的机器具有先进性，更能适应复杂地形的弹跳，仿生性更强，更具有研究价值。

附图说明

图1为本发明的一种仿生青蛙机器的整体结构示意图；

图2为本发明中支撑框架的立体结构示意图；

图3为本发明中前腿转向组件的立体结构示意图；

图4为本发明中前腿缓冲关节组件与前腿杆安装后的结构示意图；

图5为本发明中后腿组件的立体结构示意图；

图6为本发明中后腿组件的蓄能释放模块的结构示意图；

图7为本发明中测距组件的立体结构示意图；

图8为本发明中图像采集组件的立体结构示意图。

图中：

1、支撑框架；2、前腿转向组件；3、前腿缓冲关节组件；4、后腿组件；5、测距组件；6、图像采集组件；7、支架一；8、外壳；9、支架二；10、转向舵机；11、联轴器一；12、转向齿条；13、转向齿轮；14、转向杆一；15、转向杆二；16、支架三；17、前腿舵机；18、前腿杆一；19、前腿杆二；20、缓冲摆杆；21、支撑架；22、前腿滑轮；23、弹簧一；24、弹簧二；25、电机；26、电机支架；27、后腿主摆杆一；28、后腿主摆杆二；29、后腿主摆杆三；30、后腿杆连接架；31、后腿副杆一；32、后腿副杆二；33、后腿副杆三；34、后腿副杆四；35、后脚；36、后脚连接件一；37、后脚缓冲弹簧；38、后脚连接件二；39、后腿舵机；40、支架四；41、联轴器二；42、齿轮一；43、扭簧；44、齿轮二；45、齿条；46、后腿齿轮组；47、支架五；48、测距舵机；49、支架六；50、超声波模块；51、支架七；52、摄像头模块。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

本实施例的一种仿生青蛙机器，包括支撑框架1、前腿、后腿组件4和后脚35。其中，如图1和图2中所示，所述支撑框架1包括支架一7和外壳8，所述外壳8整体加工成与青蛙躯干相似的结构，外壳8内侧壁上加工有定位安装孔或定位安装柱，所述支架一7安装在外壳8内部，支架一7上对应外壳8内侧壁的定位安装孔或定位安装柱处，设计成定位安装柱或定位安装孔，外壳8和支架一7通过安装孔和安装柱的配合实现可拆卸连接，最后采用螺丝进行加固，从而起到整体固定作用。

所述前腿和后腿组件4活动安装于支撑框架1的支架一7上。首先，根据青蛙的外形进行确定前腿和后腿组件4的安装位置，前腿对称设于支架一7的前部两侧，后腿组件4对称设于支架一7的后部两侧，且后脚35设计为青蛙相似的脚蹼形状。前腿和后腿组件4也通过定位安装孔和定位安装柱的配合进行装配，可以在前腿或后腿组件4上设置定位安装柱，在支架一7上对应位置处加工有定位安装孔；也可以在前腿或后腿组件4上设置定位安装孔，在支架一7上对应位置处加工有定位安装柱，最后通过螺钉固定即可。

本发明通过对现有仿生青蛙机器的整体结构进行优化设计，整体框架和主要的零部件可采用3D打印加工制造而成，结构设计巧妙，有效简化了装配操作，使用性较好。更优化的，本发明中所述的前腿包括前腿转向组件2和两副前腿杆，所述前腿转向组件2整体固定安装于支架一7上，其驱动端分别与两副前腿杆驱动相连，通过设置前腿转向组件2便于对仿生青蛙机器的运动转向进行控制，以适应机器在复杂地形环境下进行跳跃。

此外，所述后腿组件4包括两组，对称设于外壳8两侧，并与支架一7相连；每组后腿组件4包括电机25、蓄能释放模块、后腿舵机39和后腿杆件，所述电机25和后腿舵机39 均可拆卸安装在支架一7，且电机25驱动端与后腿舵机39驱动端均与蓄能释放模块驱动相连；所述蓄能释放模块与后腿杆件活动连接，用于驱动后腿杆件伸缩实现青蛙机器跳跃，后腿杆件底部与后脚35可拆卸安装相连。本发明的仿生青蛙机器通过总体支撑框架1来连接各部分的结构，后腿组件4进行弹性势能的储存和释放，提供跳跃所需的能量，带动机器整体完成跳跃运动，前腿转向组件2通过带动前腿完成机器运动过程中的转向。

下面结合图1-4来详细说明本发明的仿生青蛙机器的前腿结构及其工作原理：

本发明的前腿包括一个前腿转向组件2和两个前腿杆，两个前腿杆分别位于前腿转向组件2两侧，并与前腿转向组件2安装相连。

所述前腿转向组件2包括转向舵机10、联轴器一11、转向齿条12、转向齿轮13、两个支架二9、两组转向杆、两个支架三16和两个前腿舵机17。两个支架二9相互叠加配合，通过螺钉与所述转向舵机10连接，转向舵机10整体通过支架二9与支架一7安装相连。

转向舵机10的驱动端通过联轴器一11与转向齿轮13固定相连；所述转向齿条12整体可滑动安装于支架一7上，并与转向齿轮13相啮合，且转向齿条12两端分别铰接有一组转向杆，转向杆的另一端均分别铰接在所述前腿舵机17的输出端上。

所述前腿舵机17安装在支架三16上，且前腿舵机17的驱动端与前腿杆固定相连，通过控制前腿舵机17输出端转动到合适角度，从而传动至前腿杆，完成前腿杆的转向。

作为本实施例的进一步优化，为保证机器整体能够灵活并稳定地完成转向，本发明中，每组转向杆各包括有一根转向杆一14和一根转向杆二15，也即整个青蛙机器的前腿是设置有两根转向杆一14和两根转向杆二15。其中，转向杆一14一端与转向齿条12铰连，其另一端与转向杆二15一端铰连，转向杆二15的另一端与前腿舵机17铰连。而所述前腿杆包括互相铰连的前腿杆一18和前腿杆二19，前腿杆一18另一端与前腿舵机17输出端相连，前腿杆二19另一端与前腿缓冲关节组件3相连。

如图4所示，所述前腿缓冲关节组件3也包括两组，分别对称设置在仿生青蛙机器的两个前腿上。具体的，每组前腿缓冲关节组件3中设有一根缓冲摆杆20、一个支撑架21、两个弹簧一23、一个弹簧二24和一个前腿滑轮22。其中，所述前腿杆二19顶部与弹簧二24一端固连，弹簧二24另一端与前腿杆一18中部固连，起到部分缓冲作用。

前腿杆二19底部与支撑架21一端铰连，支撑架21另一端设有缓冲摆杆20，该缓冲摆杆20两侧对称设有弹簧一23，弹簧一23一端与缓冲摆杆20固连，其另一端与前腿杆二19固连，从而进一步提高对前腿杆二19的缓冲作用。所述前腿滑轮22通过轴安装在所述支撑架21上，能够使前腿缓冲关节组件3进行平移运动。

下面结合图1-2及图7-8来详细说明后腿组件4结构及其工作原理：

后腿组件4中设有两个电机25、两个电机支架26、两个蓄能释放模块、四个后腿舵机 39、两个支架四40和两副后腿杆件。其中，两个电机25均分别通过一个电机支架26固定安装在支架一7上。四个后腿舵机39为左右两侧各对称设置的两组，每组包括两个后腿舵机39，两个后腿舵机39均通过支架四40固定安装在支架一7上，同时，电机支架26和支架四 40与支架一7的安装方式为可拆卸式安装，可以采用螺钉、螺栓连接，也可以采用定位柱与定位孔的连接方式。

所述一个蓄能释放模块包括一个齿轮一42、一个扭簧43、一个齿轮二44、一个齿条45 和一个后腿齿轮组46，所述齿轮一42一端通过联轴器二41与电机25驱动端相连，齿轮一42与齿轮二44之间设有扭簧43。齿轮二44的端部与后腿杆件活动相连，且齿轮一42及齿轮二44分别与两根齿条45轮流卡合，以实现机器的弹跳功能。两根齿条45分别与后腿齿轮组46的两个小齿轮单独啮合，且后腿齿轮组46的两个齿轮安装在不同的安装轴上，两个不同的安装轴分别与不同的后腿舵机39驱动端驱动相连。工作时，按照一定周期，交替控制位于一侧的两个后腿舵机39转动，从而啮合两根齿条45交替卡入齿轮一42或齿轮二44中，实现能量的储存和释放。具体的，以图6中的方位为例，首先，控制齿轮二44处对应的后腿舵机39进行转动，啮合齿条45向下运动，卡入齿轮二44的齿中，对齿轮二44进行限位；然后驱动电机25转动，联轴器二41带动所述大齿轮一42旋转，将扭矩输出到所述扭簧43 中进行弹性势能的储存，再驱动齿轮一42处对应的后腿舵机39进行转动，啮合齿条45向下运动，卡入齿轮一42的齿中，对齿轮一42进行限位，停止电机25转动，最后在驱动齿轮二 44处对应的后腿舵机39进行反向转动，带动齿条45向上运行，释放齿轮二44，将其所储存的弹性势能释放到与之另一端相连的大齿轮二44上。也即，通过两个后腿舵机39轮流输出固定角度的扭矩给后腿齿轮组46，交替传动到不同的齿条45上，再通过两个齿条45交替上下移动可将力分别传递到所述大齿轮一42和所述大齿轮二44上，起到弹性势能的可控和储存与释放的功能，该过程是一个交替工作的过程，即可完成储能和释放。以上仅示意了一条后腿的弹跳原理，实际机器在弹跳时，左右两侧的后腿同步进行上述过程。

更优化的，如图5所示，所述后腿杆件包括后腿主摆杆一27、后腿主摆杆二28、后腿主摆杆三29、后腿杆连接架30、后腿副杆一31、后腿副杆二32、后腿副杆三33和后腿副杆四34。

其中，大齿轮二44上开有相应轴孔，分别与所述后腿主摆杆一27和后腿主摆杆二28铰链连接，所述后腿主摆杆三29与所述支架一7上的轴孔通过轴铰链连接，所述后腿主摆杆一 27、后腿主摆杆二28、后腿主摆杆三29和后腿副杆一31均连接在所述后腿杆连接架30上，所述后腿副杆二32一端与后腿主摆杆三29相连，后腿副杆二32的另一端与后腿副杆三33 相连。所述后腿副杆一31同样与后腿副杆三33相连，所述后腿副杆三33下端连接有所述后脚连接件二38，所述后脚连接件二38与所述后脚连接件一36通过所述后脚缓冲弹簧37连接。所述后腿副杆四34一端与所述后脚连接件一36相连，另一端与后腿副杆二32相连，所述后脚35安装在所述后脚连接件一36上。

通过对本发明的后腿杆件的具体结构进行设计，能够实现不同的跳跃运动效果，较常规跳跃轨迹单一的防生青蛙机器而言，本发明的机器具有先进性，更能适应复杂地形的弹跳，仿生性更强，更具有研究价值。

下面结合图1-2及图5-6来详细说明测距组件5及图像采集组件6的结构及其工作原理：

作为本发明的进一步优化，还包括测距组件5，所述测距组件5整体设于机器前端，包括测距舵机48和超声波模块50，其中，测距舵机48通过支架五47安装在外壳8上，支架五47通过定位安装孔与外壳8固定相连。测距舵机48的输出端与支架六49连接，带动所述支架六49按一定角度旋转，所述超声波模块50装配固定在支架六49上。

作为本发明的进一步优化，还包括图像采集组件6，图像采集组件6采用摄像头模块52，该摄像头模块52通过支架七51安装于支架一7上，支架51通过定位安装孔固定连接在支架一7上对应位置，摄像头模块52与支架七51顶端固定。

综上所述，本发明的一种仿生青蛙机器的主要工作过程为：在机器运作过程中，首先通过测距组件5和图像采集组件6进行环境的感知和路径的规划，在下达指令准备跳跃的过程前，首先启动电机25，通过电机25驱动与联轴器二41相连的大齿轮一42，带动扭簧43进行受力变形，此时与大齿轮一42相配合的后腿舵机39通过转动固定角度带动后腿齿轮组46上的小齿轮进行转动，后腿齿轮组46传动至齿条45与大齿轮一42相啮合固定，将扭簧43 所储存的弹性势能进行储存。当机器进行跳跃时，与大齿轮二44配合的后腿舵机39转动角度，通过后腿齿轮组42与齿条啮合松开大齿轮二44，此时扭簧43快速带动大齿轮二44进行运动，实现***能量的释放，从而带动后腿主副摆杆与后脚部分进行跳跃。当机器跳跃完成准备落地时，前腿滑轮22着地，此时前腿缓冲关节组件3起到缓冲机器整体落地的作用；当机器需要转向的调节下，前腿转向舵机10进行角度的控制带动联轴器一11和转向齿轮13，转向齿轮13通过与转向齿条12啮合从而实现前腿转向杆的摆动，与此同时，前腿舵机17控制前腿杆的扭矩，最终实现机器整体的转向。

需要说明的是，本发明的仿生青蛙机器，为实现上述工作过程，可直接购买现有的单片机控制芯片，采用现有的编程方法，通过编程并采用现有的控制电路来实现测距模块的测距功能、图像采集模块采集环境图像，以实现自主避障功能；同时，针对不同环境或地势，通过控制电路驱动不同电机或舵机进行工作，或者调整合适的电机转动周期、舵机的扭矩，最终实现机器自动进行整体转向和弹跳。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种仿生青蛙机器，包括支撑框架(1)、前腿、后腿组件(4)和后脚(35)，其特征在于：所述支撑框架(1)包括支架一(7)和外壳(8)，支架一(7)安装于外壳(8)上；所述前腿和后腿组件(4)活动安装于支撑框架(1)的支架一(7)上；其中：

所述前腿包括前腿转向组件(2)和两副前腿杆，所述前腿转向组件(2)整体固定安装于支架一(7)上，其驱动端分别与两副前腿杆驱动相连，以控制两侧前腿杆进行转向；

所述后腿组件(4)包括两组，对称设于外壳(8)两侧，并与支架一(7)相连；每组后腿组件(4)包括电机(25)、蓄能释放模块、后腿舵机(40)和后腿杆件，所述电机(25)和后腿舵机(39)均可拆卸安装在支架一(7)，且电机(25)驱动端与后腿舵机(39)驱动端均与蓄能释放模块驱动相连；所述蓄能释放模块与后腿杆件活动连接，用于驱动后腿杆件伸缩实现青蛙机器跳跃；

所述后脚(35)包括两个，每个后脚(35)可拆卸安装在一组后腿杆件底部。

2.根据权利要求1所述的一种仿生青蛙机器，其特征在于：所述蓄能释放模块包括齿轮一(42)、扭簧(43)、齿轮二(44)、齿条(45)和后腿齿轮组(46)，所述齿轮一(42)通过联轴器二(41)与电机(25)驱动端相连，齿轮一(42)与齿轮二(44)之间设有扭簧(43)，齿轮二(44)与后腿杆件活动相连，且齿轮一(42)及齿轮二(44)分别与两根齿条(45)轮流卡合，以实现机器的弹跳功能；两根齿条(45)分别与后腿齿轮组(46)的两个齿轮单独啮合，且后腿齿轮组(46)的两个齿轮均与后腿舵机(39)的驱动端驱动相连。

3.根据权利要求2所述的一种仿生青蛙机器，其特征在于：还包括支架四(40)，支架四(40)可拆卸安装在支架一(7)上；每组后腿组件(4)中设有两个后腿舵机(39)，两个后腿舵机(39)分别可拆卸安装在支架四(40)两端，每个后腿舵机(39)的驱动端分别与后腿齿轮组(46)中的一个齿轮的安装轴固定连接。

4.根据权利要求2所述的一种仿生青蛙机器，其特征在于：所述后腿杆件包括后腿主摆杆一(27)、后腿主摆杆二(28)、后腿主摆杆三(29)、后腿杆连接架(30)、后腿副杆一(31)、后腿副杆二(32)、后腿副杆三(33)和后腿副杆四(34)，其中：

所述后腿主摆杆一(27)一端与齿轮二(44)铰接，其另一端与后腿杆连接架(30)铰接；所述后腿主摆杆二(28)的一端与齿轮二(44)铰接，其另一端与后腿杆连接架(30)铰接；所述后腿主摆杆三(29)的一端与支架一(7)铰接，其另一端与后腿杆连接架(30)铰接；所述后腿副杆一(31)一端与后腿杆连接架(30)铰接，其另一端与后腿副杆三(33)中部铰连；所述后腿副杆二(32)一端与后腿杆连接架(30)铰接，其另一端与后腿副杆三(33)一端铰连，且后腿副杆三(33)另一端与后脚(35)相连；所述后腿副杆四(34)一端与后腿副杆二(32)中部铰连，其另一端与后脚(35)相连。

5.根据权利要求4所述的一种仿生青蛙机器，其特征在于：还包括后脚连接件二(38)和后脚连接件一(36)，后脚(35)与后脚连接件一(36)固定相连，后脚连接件二(38)和后脚连接件一(36)之间还设有后脚缓冲弹簧(37)，所述后腿副杆三(33)的端部与后脚连接件二(38)铰连，所述后腿副杆四(34)的端部与后脚连接件一(36)铰连。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种仿生青蛙机器，其特征在于：所述前腿转向组件(2)包括转向舵机(10)、转向齿轮(13)、转向齿条(12)、转向杆和前腿舵机(17)，所述转向舵机(10)整体通过支架二(9)与支架一(7)安装相连，其驱动端通过联轴器一(11)与转向齿轮(13)固定相连；所述转向齿条(12)整体安装于支架一(7)上，并与转向齿轮(13)相啮合，且转向齿条(12)两端分别铰接有一组转向杆，每根转向杆的另一端均分别铰接在前腿舵机(17)的输出端上；所述前腿舵机(17)安装在支架三(16)上，且前腿舵机(17)的驱动端与前腿杆固定相连。

7.根据权利要求6所述的一种仿生青蛙机器，其特征在于：每组转向杆包括有转向杆一(14)和转向杆二(15)，转向杆一(14)的一端与转向齿条(12)铰连，其另一端与转向杆(15)一端铰连，转向杆二(15)的另一端与前腿舵机(17)输出端铰连；所述前腿杆包括互相铰连的前腿杆一(18)和前腿杆二(19)，前腿杆一(18)与前腿舵机(17)输出端相连，前腿杆二(19)与前腿缓冲关节组件(3)相连。

8.根据权利要求7所述的一种仿生青蛙机器，其特征在于：所述前腿缓冲关节组件(3)包括缓冲摆杆(20)、支撑架(21)、弹簧一(23)和弹簧二(24)，所述前腿杆二(19)顶部与弹簧二(24)一端固连，弹簧二(24)另一端与前腿杆一(18)中部固连；前腿杆二(19)底部与支撑架(21)一端铰连，支撑架(21)另一端设有缓冲摆杆(20)，该缓冲摆杆(20)两侧对称设有弹簧一(23)，弹簧一(23)一端与缓冲摆杆(20)固连，其另一端与前腿杆二(19)固连；所述支撑架(21)底部安装有前腿滑轮(22)。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的一种仿生青蛙机器，其特征在于：还包括测距组件(5)，所述测距组件整体设于机器前端，包括测距舵机(48)和超声波模块(50)，其中，测距舵机(48)通过支架五(47)安装在外壳(8)上，测距舵机(48)的驱动端与支架六(49)固定相连，超声波模块(50)安装在支架六(6)上。

10.根据权利要求1-5中任一项所述的一种仿生青蛙机器，其特征在于：还包括图像采集组件(6)，图像采集组件(6)采用摄像头模块(52)，该摄像头模块(52)通过支架七(51)安装于支架一(7)上。

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