CN201923238U

CN201923238U - 机器人的垂直弹跳机构

Info

Publication number: CN201923238U
Application number: CN2010206274680U
Authority: CN
Inventors: 闫华; 冯勇; 冯永伟; 王贤民; 李殿亮
Original assignee: Nanjing Institute of Technology
Current assignee: Nanjing Institute of Technology
Priority date: 2010-11-26
Filing date: 2010-11-26
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2020-11-26

Abstract

本实用新型涉及一种机器人的垂直弹跳机构。包括动力元件、两减速机构、凸轮、驱动杆、底盘、拉伸弹簧和车轮，所述的动力元件安装在底盘上，该动力元件的动力输出端分别与两个减速机构的输入轴连接，所述的两减速机构输出轴的两轴向位置上分别对称装有两个凸轮，在两减速机构的一侧且对应于两凸轮的位置分别置有两驱动杆，每一驱动杆的中部与底盘铰接，上部与对应的凸轮相接触，下部连接车轮，对应于同一个轴向位置凸轮的两驱动杆下部由拉伸弹簧连接。其优点是：结构简洁，运动可靠性高；与平移运动机构相结合，使机器人可以越过数倍于自身的高度，显著地提高机器人的越障能力和活动范围，在考古、反恐、地质勘探等领域有着广泛的应用前景。

Description

机器人的垂直弹跳机构

技术领域

本实用新型涉及机器人，尤其涉及一种机器人的垂直弹跳机构。

背景技术

当前，移动机器人应用十分广泛，特别是较为险恶或人们不易到达的环境，如考古中对墓室的探测、对外星球的探索、军事侦察以及反恐活动等。上述的这些场合一般地势较为复杂，可能存在各种障碍物，这就要求机器人具有很强的自主运动能力，越过这些障碍。而当前机器人的运动方式主要是多轮驱动和仿生的步行或爬行，对于一些较高大的障碍，上述机器人的的运动形式难以逾越或越障效率低。

发明内容

本实用新型目的在于对于具有行走功能的机器人提供一种垂直弹跳机构，使其在遇有障碍物时，能够高效快速地逾越，其具体技术方案如下：

所述的垂直弹跳机构，包括动力元件、两减速机构、凸轮、驱动杆、底盘、拉伸弹簧和车轮，所述的动力元件安装在底盘上，该动力元件的动力输出端分别与两个减速机构的输入轴连接，所述的两减速机构输出轴的两轴向位置上分别对称装有两个凸轮，在两减速机构的一侧且对应于两凸轮的位置分别置有两驱动杆，每一驱动杆的中部与底盘铰接，上部与对应的凸轮相接触，下部连接车轮，对应于同一个轴向位置凸轮的两驱动杆下部由拉伸弹簧连接。

所述的垂直弹跳机构进一步设计在于，动力元件采用直流电机或步进电机，所述电机通过螺栓和螺母固定在底盘上。

所述的垂直弹跳机构进一步设计在于，减速机构是蜗轮蜗杆减速机构。

所述的垂直弹跳机器人进一步设计在于，其特征是，所述的底盘装有蜗杆固定架，蜗杆上端支撑在蜗杆固定架上。

所述的垂直弹跳机构进一步设计在于，底盘上固定有驱动杆支撑架，驱动杆通过圆柱销与驱动杆支撑架的铰接而铰接于底盘。

所述的垂直弹跳机构进一步设计在于，每一减速机构一侧的两驱动杆下部的车轮共一车轮轴。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型利用凸轮转动时径向尺寸的变化，推动驱动杆上端运动，驱动杆绕铰接点转动，机构重心移动，同时拉伸弹簧产生内应力，使机器人产生跳跃，结构设计简洁，运动可靠性高。

2. 本实用新型的弹跳机构与平移运动机构相结合，使机器人可以越过数倍于自身的高度，显著地提高机器人的越障能力和活动范围，在考古、反恐、地质勘探等领域有着广泛的应用前景。

3. 本实用新型的机器人可作为对外星探测的一种较佳运动机构，因为一般外星球，例如月球与火星表面重力加速度明显低于地球，弹跳运动可以充分利用这一点，从而完成高效率的运动。

附图说明

图1为本实用新型的垂直弹跳机构结构示意图（左侧凸轮省略）。

图2为图1所示垂直弹跳机构的左视图。

图3是图1所示垂直弹跳机构的三维视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述：

对照图1、图2、图3，本实用新型的垂直弹跳机构主要由蜗轮1、蜗杆2、轴承3、圆柱销4、驱动杆5、凸轮6、圆柱销7、蜗轮轴8、螺栓9、蜗轮轴支撑10、螺栓11、驱动杆支撑12、底盘13、圆柱销14、直流电机15、拉伸弹簧16、轮轴17、车轮18、挡圈20、调整垫片21、弹簧垫圈22、蜗杆固定架23、平键24、套筒25和螺母26组成。直流电机15通过螺栓11和螺母26安装在底盘13中下部，蜗杆固定架23通过螺栓11和螺母26安装在底盘13中上部，蜗杆2通过平键24安装在直流电机15的转动轴上，轴承3的内圈、外圈分别与直流电机15的转动轴一端、蜗杆固定架23一端配合。蜗杆2的径向两侧分别与两个蜗轮1相啮合，蜗轮轴8支承在蜗轮轴支撑10上，蜗轮轴8的中部安装蜗轮1，蜗轮1两侧的蜗轮轴8上依次安装有套筒25、凸轮6和调整垫片21。两凸轮6通过螺栓9、螺母26和弹簧垫圈22固定于蜗轮1，蜗轮轴支撑10通过螺栓11和螺母26固定在底盘13上，每个凸轮6分别与一个驱动杆5的上端保持接触，每个驱动杆5的中部分别与驱动杆支撑12通过圆柱销14相铰接，驱动杆支撑12通过螺栓11和螺母26固定在底盘13上。每一蜗轮1一侧的两驱动杆5下端由一轮轴17连接，轮轴17两端分别安装车轮18。与蜗轮轴8轴向位置一致的两驱动杆5下端通过拉伸弹簧16相连。

含有本实用新型的垂直弹跳机构的机器人行走遇有障碍物时，对应的传感器向控制器发出信号，控制器驱动直流电机15启动，带动蜗杆2以一定的速度转动，蜗杆2通过啮合带动两侧蜗轮1转动，凸轮6随之转动。驱动杆5在拉伸弹簧16作用下一端始终与凸轮6保持接触，当凸轮6中心与接触点之间的距离逐渐增大时，拉伸弹簧16被不断拉伸，机器人重心降低，凸轮6中心与接触点之间的距离最大时，机器人重心降到最低，此后，凸轮6中心与接触点之间的距离发生突变，接触点由A到B，与蜗轮轴8轴向位置一致的两驱动杆5在拉伸弹簧16作用下快速复位，垂直弹跳机器人重心迅速上升。由于物体的惯性，垂直弹跳机器人会以一定的速度离开地面作上下弹跳运动。因机器人此前是以一定的速度做水平运动，向上弹跳运动与惯性的水平运动的结合就形成了逾越障碍的跳跃运动。当垂直弹跳机器人再次落地时，便可再次进入弹跳的开始阶段。

Claims

1.一种机器人的垂直弹跳机构，其特征是，包括动力元件、两减速机构、凸轮、驱动杆、底盘、拉伸弹簧和车轮，所述的动力元件安装在底盘上，该动力元件的动力输出端分别与两个减速机构的输入轴连接，所述的两减速机构输出轴的两轴向位置上分别对称装有两个凸轮，在两减速机构的一侧且对应于两凸轮的位置分别置有两驱动杆，每一驱动杆的中部与底盘铰接，上部与对应的凸轮相接触，下部连接车轮，对应于同一个轴向位置凸轮的两驱动杆下部由拉伸弹簧连接。

2.根据权利要求1所述的机器人的垂直弹跳机构，其特征是，所述的动力元件是直流电机或步进电机，所述电机通过螺栓和螺母固定在底盘上。

3.根据权利要求1所述的机器人垂直弹跳机构，其特征是，所述的减速机构是蜗轮蜗杆减速机构。

4.根据权利要求3所述的机器人垂直弹跳机构，其特征是，所述的底盘装有蜗杆固定架，蜗杆的上端支撑在蜗杆固定架上。

5.根据权利要求1所述的机器人垂直弹跳机构，其特征是，所述底盘上固定有驱动杆支撑架，驱动杆通过圆柱销与驱动杆支撑架铰接。

6.根据权利要求1所述的机器人垂直弹跳机构，其特征是，每一减速机构一侧的两驱动杆下部的车轮共一车轮轴。