旦機器人發(fā)生傾倒，機器人復(fù)位電機工作，帶動弧形臂向外側(cè)伸展，并與地面接觸起支撐作用，弧形臂旋轉(zhuǎn)過程中，機身逐漸恢復(fù)到水平狀態(tài)。姿態(tài)鎖定:當完成跳躍以及傾倒復(fù)位后，絲杠電機帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，改變絲杠螺母位置，減小絲杠實際伸長量，絲杠支架與機身夾角，大腿與機身夾角減小，齒條沿著絲杠支架向前移動與調(diào)姿齒輪接觸，并帶動其旋轉(zhuǎn)，調(diào)姿齒輪組帶動鎖死齒輪，半圓凸輪與棘爪脫離，棘爪在復(fù)位彈簧的作用下重新與棘輪嚙合，機器人姿態(tài)被重新鎖死。
[0049]調(diào)整過程:調(diào)整階段是為下一周期的再次彈跳做準備。絲杠電機反轉(zhuǎn)，絲杠電機旋轉(zhuǎn)帶動絲杠與絲杠螺母移動，加大絲杠實際伸長量，彈簧被拉伸，回到初始的伸長狀態(tài)，機器人恢復(fù)到彈跳模式，為下一次彈跳做好準備。
【主權(quán)項】
1.一種自主復(fù)位三檔變速彈跳移動機器人，包括彈跳與姿態(tài)鎖定裝置、變速機構(gòu)與鎖定釋放一體裝置、落地緩沖裝置、傾倒復(fù)位裝置，彈跳與姿態(tài)鎖定裝置連接為一體，實現(xiàn)彈跳能量的存儲和釋放功能，彈跳落地后將機器人的兩個關(guān)節(jié)鎖死；變速機構(gòu)設(shè)置三個檔位，分別對應(yīng)不同的傳動比，改變關(guān)節(jié)角比例，實現(xiàn)彈跳的高度和距離；鎖定釋放裝置與變速機構(gòu)由同一個角度可調(diào)的舵機驅(qū)動，完成關(guān)節(jié)角的鎖定與釋放功能；落地緩沖裝置采用彈簧來減小落地時地面沖擊力，實現(xiàn)落地緩沖；傾倒復(fù)位裝置用于彈跳落地傾倒后使機器人復(fù)位；其特征在于: 所述彈跳與姿態(tài)鎖定裝置包括后腿桿、拉伸彈簧、彈簧軸、踝關(guān)節(jié)軸、絲杠軸、絲杠螺母、滾珠絲杠、絲杠支架、絲杠軸承后座、齒條、機身、機身連接座、絲杠電機、舵機固定架、大腿、小腿、腳底板，其中后腿桿、絲杠、絲杠支架、機身連接座、大腿、小腿、腳底板形成齒輪上置五桿機構(gòu)；絲杠電機固定在舵機固定架上，絲杠電機帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，絲杠螺母與滾珠絲杠配合，拉伸彈簧拉長實現(xiàn)儲能；舵機固定架與絲杠支架、踝關(guān)節(jié)軸、絲杠軸、絲杠螺母、滾珠絲杠連接，當完成跳躍后，絲杠電機帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，齒條沿絲杠支架移動并帶動調(diào)姿外齒輪旋轉(zhuǎn)，調(diào)姿外齒輪與調(diào)姿內(nèi)齒輪帶動鎖死齒輪轉(zhuǎn)動，半圓凸輪與棘爪脫離，棘爪在復(fù)位彈簧的作用下與棘輪嚙合，機器人姿態(tài)被鎖死；腳底板通過踝關(guān)節(jié)軸繞后腿桿轉(zhuǎn)動； 所述變速機構(gòu)與鎖定釋放一體裝置包括第一變傳動大齒輪、第二變傳動大齒輪、第三變傳動大齒輪、第一變傳動嚙合齒輪、第二變傳動嚙合齒輪、第三變傳動嚙合齒輪、第一小齒輪、第二小齒輪、第三小齒輪、第一推桿、第二推桿、第三推桿、第一變速凸輪、第二變速凸輪、第三變速凸輪、輸入軸、機身前軸、機身后軸、變傳動銷、調(diào)姿外齒輪、中間齒輪、調(diào)姿內(nèi)齒輪、鎖死齒輪、半圓凸輪、棘爪、銷軸、棘輪、棘爪齒輪、變速舵機，第一變速凸輪、第二變速凸輪、第三變速凸輪依次固定在輸入軸上，三個變速凸輪分別與第一推桿、第二推桿、第三推桿配合，第一小齒輪、第二小齒輪、第三小齒輪和第一變傳動嚙合齒輪、第二變傳動嚙合齒輪、第三變傳動嚙合齒輪分別與機身前軸連接，第一變傳動大齒輪、第二變傳動大齒輪、第三變傳動大齒輪與機身后軸固連；第一變傳動大齒輪與第一小齒輪嚙合，傳動比為2:1，第二變傳動大齒輪與第二小齒輪嚙合，傳動比為3:1，第三變傳動大齒輪與第三小齒輪嚙合，傳動比為4:1 ;第三變速凸輪推動第三推桿移動，第三推桿內(nèi)齒與第三變傳動嚙合齒輪在相位O度時嚙合，第二變速凸輪推動第二推桿移動，第二推桿內(nèi)齒與第二變傳動嚙合齒輪在相位120度時嚙合，第一變速凸輪推動第一推桿移動，第一推桿內(nèi)齒與第一變傳動嚙合齒輪在相位240度時嚙合，實現(xiàn)變速機構(gòu)三個檔位的傳動；當處于鎖定狀態(tài)時，固定在大腿上的棘輪與中間齒輪嚙合，中間齒輪、調(diào)姿外齒輪、調(diào)姿內(nèi)齒輪通過機身后軸和機身前軸固定在絲杠支架上，棘爪與棘輪配合固定機身與絲杠支架的夾角、機身與大腿的夾角，當拉伸彈簧儲能前，完成關(guān)節(jié)角的鎖定；變速舵機通過棘爪齒輪、鎖死齒輪帶動半圓凸輪轉(zhuǎn)動，半圓凸輪撥動棘爪與棘輪脫離嚙合，關(guān)節(jié)角的鎖定即被解除；當拉伸彈簧完成儲能，機器人彈跳時進行關(guān)節(jié)的釋放，拉伸彈簧釋放能量機器人彈跳，實現(xiàn)關(guān)節(jié)的鎖定與釋放功能； 所述傾倒復(fù)位裝置包括弧形臂、復(fù)位軸、加強軸、復(fù)位舵機、復(fù)位齒輪、小帶輪、機身復(fù)位架、支撐座、大帶輪、舵機座，復(fù)位舵機固定在機身復(fù)位架上，且與小帶輪連接，兩復(fù)位軸通過支撐座分別連接在機身復(fù)位架兩端上部，復(fù)位軸的兩端分別與兩弧形臂連接，大帶輪固定在復(fù)位軸上一端，復(fù)位齒輪固定在另一復(fù)位軸上一端，兩加強軸分別位于兩復(fù)位軸的上方與弧形臂連接，復(fù)位舵機通過小帶輪帶動大帶輪和同側(cè)弧形臂轉(zhuǎn)動，復(fù)位舵機通過復(fù)位齒輪帶動同側(cè)弧形臂轉(zhuǎn)動，兩邊弧形臂轉(zhuǎn)動方向相反；復(fù)位舵機通過舵機座固定在機身上；當發(fā)生傾倒時，復(fù)位舵機轉(zhuǎn)動帶動弧形臂向外張開，轉(zhuǎn)動角度增大，一邊弧形臂撐地，機身回復(fù)到水平位置，復(fù)位舵機反轉(zhuǎn)，弧形臂回到原來位置； 所述落地緩沖裝置包括變剛度后軸、膝關(guān)節(jié)軸、變剛度前軸、連接套、變剛度腿、上滑塊、下滑塊、變剛度中軸、短腳底板軸座、落地彈簧，連接套位于膝關(guān)節(jié)軸的中間部位，膝關(guān)節(jié)軸兩端分別與大腿、小腿連接，變剛度前軸中間與上滑塊連接，變剛度前軸兩端分別與變剛度腿一端連接，下滑塊連接在變剛度后軸中間部位，變剛度后軸兩端分別與兩側(cè)小腿連接，變剛度腿與短腳底板軸座通過變剛度中軸連接，小腿與長腳底板軸座通過踝關(guān)節(jié)軸連接，短腳底板軸座和長腳底板軸座分別固定在腳底板上；小腿、腳底板、下滑塊、變剛度前軸、連接套和變剛度腿構(gòu)成滑塊搖桿機構(gòu)；二根落地彈簧平行連接在變剛度前軸和變剛度后軸上；變剛度腿與腳底板初始夾角為60?70度；當彈跳落地時，小腿與大腿的夾角減小，變剛度前軸與上滑塊沿連接套滑動，落地彈簧被拉伸并儲存能量，落地緩沖裝置吸收沖擊能量，實現(xiàn)緩沖平穩(wěn)落地。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自主復(fù)位三檔變速彈跳移動機器人，其特征在于:第一推桿、第二推桿與第三推桿內(nèi)齒模數(shù)相同。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自主復(fù)位三檔變速彈跳移動機器人，其特征在于:第一變傳動嚙合齒輪、第二變傳動嚙合齒輪與第三變傳動嚙合齒輪的齒輪模數(shù)相同。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自主復(fù)位三檔變速彈跳移動機器人，其特征在于:第一小齒輪、第二小齒輪、第三小齒輪和第一變傳動嚙合齒輪、第二變傳動嚙合齒輪、第三變傳動嚙合齒輪為同心固定的齒輪組合。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自主復(fù)位三檔變速彈跳移動機器人，由彈跳與姿態(tài)鎖定裝置、變速機構(gòu)與鎖定釋放一體裝置、落地緩沖裝置、傾倒復(fù)位裝置組成；通過三檔變速機構(gòu)有效地控制跳躍的高度和距離，根據(jù)環(huán)境需要選擇不同的跳躍模式。利用鎖定釋放機構(gòu)控制機器人的關(guān)節(jié)角，觸發(fā)機器人跳躍。當機器人在跳躍落地發(fā)生傾翻時，采用傾倒復(fù)位裝置對機器人復(fù)位，重新回到直立狀態(tài)，完成下一次跳躍。自主復(fù)位三檔變速彈跳移動機器人借助落地緩沖裝置，可延長起跳和落地時間，從而提高彈跳機器人的穩(wěn)定性，落地緩沖、吸收沖擊能量，起到平穩(wěn)落地的功能。同時在機身上安裝CCD無線攝像頭、無線遙控模塊，對周圍環(huán)境進行監(jiān)測，對機器人進行實時遙控。
【IPC分類】B62D57/02
【公開號】CN105172927
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】葛文杰, 魏敦文, 黃晨冀, 張文磊, 桑陽
【申請人】西北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年7月30日