仿生跳跃机器人

本发明涉及机器人，特别涉及一种仿生跳跃机器人。

背景技术：

1、随着机械、电子、计算机等各方面科技的发展，机器人的应用范围不断扩大，其自动化程度和环境适应性也得到提升，在各种领域中扮演了重要角色。其中仿生类跳跃机器人在机械结构方面模仿自然界生物的跳跃机理，实现较强的越障能力，能够越过尺寸大于自身的障碍，被广泛应用于各种复杂的地形，在地形勘探、灾害救援等工作中具有重要作用。

2、跳跃运动是很多生物都具有的运动形式，目前的仿生跳跃机器人主要采用青蛙、蝗虫等生物的跳跃机理，模仿其腿部的运动。但是目前的研究主要集中在提升跳跃机器人耐久、降低结构复杂性和成本、提升生产效率等方面，对于提高跳跃高度和距离的研究较少。减轻机器人的质量是提升跳跃高度和距离的重要方式，舵机和电源作为机器人的核心，是减重的首要考虑对象。已有技术中得一种仿生跳跃机器人，其工作原理为通过舵机转动卷线盘，使得牵引线拉紧，之后不完全齿轮与正齿轮分离，牵引线松开，腿部扭簧弹力得到释放，驱动机器人跳跃。其优点是前肢可以通过舵机实现在落地前前摆，从而提高了跳跃的稳定性。同时可以调节后肢的角度，提高起跳高度。其缺点是机构所需要的舵机过多，大幅增加了机器人的质量，导致跳跃高度和距离的降低。同时两侧的后肢需要两个独立的舵机进行控制，难以保证后肢伸缩的同步性，降低了机器人的稳定性。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种仿生跳跃机器人，能够调节跳跃方向，能够连续跳跃，稳定性好、结构简单、紧凑、轻巧，制作成本低，体积较小。

2、根据本发明实施例的仿生跳跃机器人，包括：

3、机壳；

4、第一电机，所述第一电机设置在所述机壳内；

5、第二电机，所述第二电机设置在所述机壳内；

6、跳跃系统，所述跳跃系统包括左侧跳跃系统、右侧跳跃系统和牵引机构；所述左侧跳跃系统和所述右侧跳跃系统对称地设置在所述机壳的左后侧和右后侧，且所述左侧跳跃系统和所述右侧跳跃系统相连以能同步运动；所述第一电机仅与所述左侧跳跃系统的上端或所述右侧跳跃系统的上端相连，以通过控制所述左侧跳跃系统和所述右侧跳跃系统同步运动来调节所述仿生跳跃机器人的跳跃方向；所述第二电机通过驱动所述牵引机构，以带动所述左侧跳跃系统和所述右侧跳跃系统同步运动来实现所述仿生机器人跳跃；

7、前肢系统，所述前肢系统包括左侧前肢和右侧前肢，所述左侧前肢和所述右侧前肢对称地设置在所述机壳的左前侧和右前侧且所述左侧前肢和所述右侧前肢相连以能同步运动；

8、控制器，所述控制器控制所述第一电机和所述第二电机的运行。

9、本发明实施例的仿生跳跃机器人，与已有的机器人相比，具有如下的优点：将所述左侧跳跃系统和所述右侧跳跃系统相连融合为一个整体，使得所述左侧跳跃系统和所述右侧跳跃系统能同时具有相同的动作，仅需所述左侧跳跃系统的上端或所述右侧跳跃系统的上端接入所述第一电机，通过所述牵引机构实现第二电机与彼此相连的所述左侧跳跃系统和所述右侧跳跃系统相连，降低了机构的复杂性，使得仿生跳跃机器人结构简化紧凑、轻巧、制作成本低；且提升了仿生跳跃机器人的稳定性；通过所述第一电机驱动所述左侧跳跃系统和所述右侧跳跃系统同步运动来调节所述机壳的俯仰角度，即调节所述仿生跳跃机器人的跳跃方向，且所述左侧跳跃系统和所述右侧跳跃系统相连及所述左侧前肢和所述右侧前肢相连，提升了仿生跳跃机器人的稳定性。且仅通过两个电机(即第一电机和第二电机)分别控制仿生跳跃机器人的跳跃方向和跳跃动作。综上，本发明实施例的仿生跳跃机器人能够调节跳跃方向，能够连续跳跃，稳定性好、结构简单、紧凑、轻巧，制作成本低，体积较小。

10、在一些实施例中，所述左侧跳跃系统包括左后腿、左限位机构和左弹性元件组件；所述左后腿的上端与所述机壳铰接，所述左限位机构设置在所述左后腿上，所述左弹性元件组件设置在所述左后腿和所述左限位机构上；

11、所述右侧跳跃系统包括右后腿、右限位机构和右弹性元件组件；所述右后腿的上端与所述机壳铰接，所述右限位机构设置在所述右后腿上，所述右弹性元件组件设置在所述右后腿和所述右限位机构上；

12、所述左后腿和所述右后腿通过后腿连接轴组件相连，所述牵引机构分别与所述第二电机和限位连接轴相连，所述限位连接轴的左右两端在所述左后腿和所述右后腿处于原始状态时分别与所述左限位机构和所述右限位机构锁定；

13、当所述控制器控制所述第二电机驱动所述牵引机构收紧，带动所述限位连接轴向上运动，所述限位连接轴带动所述左限位机构和所述右限位机构，所述左限位机构和所述右限位机构带动所述左后腿和所述右后腿及所述左弹性元件组件和所述右弹性元件组件压缩，直至所述限位连接轴滑离所述左限位机构和所述右限位机构，所述控制器控制所述第二电机停止运行，此时，所述左后腿和所述右后腿在所述左弹性元件组件和所述右弹性元件组件的回复力作用下起跳，同时所述限位连接轴、所述左限位机构、所述右限位机构在在所述左弹性元件组件和所述右弹性元件组件的作用下回归原位。

14、在一些实施例中，所述左后腿包括左大腿机构、左小腿机构；所述左弹性元件组件包括左第一弹性元件、左第二弹性元件和左第三弹性元件；所述左大腿机构的上端与所述机壳铰接，所述左小腿机构的上端与所述左大腿机构的下端铰接，所述左限位机构的一端与所述左大腿机构铰接，所述左限位机构与所述左小腿机构上的向前下方向延伸的左弧杆铰接；所述左第一弹性元件位于所述左大腿机构和所述左小腿机构的铰接处，所述左第二弹性元件位于所述左大腿机构和所述左限位机构的铰接处，所述左第三弹性元件位于所述左限位机构与所述左弧杆的铰接处；

15、所述右后腿包括右大腿机构、右小腿机构；所述右弹性元件组件包括右第一弹性元件、右第二弹性元件和右第三弹性元件；所述右大腿机构的上端与所述机壳铰接，所述右小腿机构的上端与所述右大腿机构的下端铰接，所述右限位机构的一端与所述右大腿机构铰接，所述右限位机构与所述右小腿机构上的向前下方向延伸的右弧杆铰接；所述右第一弹性元件位于所述右大腿机构和所述右小腿机构的铰接处，所述右第二弹性元件位于所述右大腿机构和所述右限位机构的铰接处，所述右第三弹性元件位于所述右限位机构与所述右弧杆的铰接处；

16、所述后腿连接轴组件包括大腿连接轴和小腿连接轴，所述大腿连接轴的左右两端分别与所述左大腿机构的下端和所述右大腿机构的下端铰接，所述小腿连接轴的左右两端分别与所述左小腿机构的下端和所述右小腿机构的下端铰接；

17、当所述控制器控制所述第二电机驱动所述牵引机构收紧时，带动所述限位连接轴向上运动，同时给予所述左限位机构和所述右限位机构向上的作用力，受到向上的作用力的所述左限位机构和所述右限位机构在所述左小腿机构和所述右小腿机构的约束下运动，并拉动所述左大腿机构和所述右大腿机构旋转，压缩所述左第一弹性元件和所述右第一弹性元件，直到所述限位连接轴滑离所述左限位机构和所述右限位机构时，所述控制器控制所述第二电机停止运行，所述左限位机构和所述右限位机构在所述左第一弹性元件和所述右第一弹性元件的回复力作用，带动所述左小腿机构和所述右小腿机构回弹，使所述仿生跳跃机器人向前跳跃，同时，所述左限位机构在所述左第二弹性元件和所述左第三弹性元件的作用下回归原位，所述右限位机构在所述右第二弹性元件和所述右第三弹性元件的作用下回归原位。

18、在一些实施例中，所述左大腿机构包括左上短杆、左大腿前杆、左中短杆、左大腿后杆，所述左上短杆、所述左大腿前杆、所述左中短杆、所述左大腿后杆依次铰接构成一个平行四边形；所述左小腿机构包括左小腿前杆、左下短杆和左小腿后杆，所述左中短杆、所述左小腿前杆、所述左下短杆和所述左小腿后杆依次铰接构成一个平行四边形；所述左限位机构包括左第一杆和左第二杆，所述左第一杆的一端与所述左大腿前杆铰接，所述左第二杆的一端与所述左弧杆铰接，所述左第二杆上的第一销柱可滑动地抵接在所述左第一杆的上侧面上，所述限位连接轴的左端可滑动地抵接在所述左第一杆的下侧面上；所述左第一弹性元件位于所述左大腿前杆和所述左小腿前杆的铰接处，所述左第二弹性元件位于所述左大腿前杆和所述左限位机构的铰接处，所述左第三弹性元件位于所述左第一杆与所述左弧杆的铰接处，所述左第一弹性元件的刚度大于所述左第二弹性元件的刚度，所述左第二弹性元件的刚度大于所述左第三弹性元件的刚度；

19、所述右大腿机构包括右上短杆、右大腿前杆、右中短杆、右大腿后杆，所述右上短杆、所述右大腿前杆、所述右中短杆、所述右大腿后杆依次铰接构成一个平行四边形；所述右小腿机构包括右小腿前杆、右下短杆和右小腿后杆，所述右中短杆、所述右小腿前杆、所述右下短杆和所述右小腿后杆依次铰接构成一个平行四边形；所述右限位机构包括右第一杆和右第二杆，所述右第一杆的一端与所述右大腿前杆铰接，所述右第二杆的一端与所述右弧杆铰接，所述右第二杆上的第一销柱可滑动地抵接在所述右第一杆的上侧面上，所述限位连接轴的右端可滑动地抵接在所述右第一杆的下侧面上；所述右第一弹性元件位于所述右大腿前杆和所述右小腿前杆的铰接处，所述右第二弹性元件位于所述右大腿前杆和所述右限位机构的铰接处，所述右第三弹性元件位于所述右第一杆与所述右弧杆的铰接处，所述右第一弹性元件的刚度大于所述右第二弹性元件的刚度，所述右第二弹性元件的刚度大于所述右第三弹性元件的刚度；

20、所述第一电机的输出轴仅与所述左上短杆或所述右上短杆相连。

21、在一些实施例中，所述大腿连接轴的左端与所述左大腿后杆和所述左中短杆同轴铰接，所述大腿连接轴的右端与所述右大腿后杆和所述右中短杆同轴铰接；

22、所述小腿连接轴的左端与所述左小腿后杆和所述左下短杆同轴铰接，所述小腿连接轴的右端与所述右小腿后杆和所述右下短杆同轴铰接。

23、在一些实施例中，所述左第一弹性元件为左第一扭簧，所述左第一扭簧套设在所述左第一杆的凸柱上并抵接在所述左大腿前杆和所述左小腿前杆上；所述左第二弹性元件为左第二扭簧，所述左第二扭簧套设在所述左大腿前杆的凸柱上并抵接在所述左大腿前杆和所述左第一杆的上侧面上；所述左第三弹性元件为左第三扭簧，所述第三扭簧套设在所述左弧杆的凸柱上并分别抵接在所述左弧杆和所述左第二杆上；

24、所述右第一弹性元件为右第一扭簧，所述右第一扭簧套设在所述右第一杆的凸柱上并抵接在所述右大腿前杆和所述右小腿前杆上；所述右第二弹性元件为右第二扭簧，所述右第二扭簧套设在所述右大腿前杆的凸柱上并抵接在所述右大腿前杆和所述右第一杆的上侧面上；所述右第三弹性元件为右第三扭簧，所述第三扭簧套设在所述右弧杆的凸柱上并分别抵接在所述右弧杆和所述右第二杆上。

25、在一些实施例中，所述左第一杆的另一端端面为半圆周面；所述右第一杆的另一端端面为半圆周面。

26、在一些实施例中，所述左侧跳跃系统还包括左后足，所述左后足的后端、所述左小腿前杆的下端和足连接轴的左端同轴铰接；

27、所述右侧跳跃系统还包括右后足，所述右后足的后端、所述右小腿前杆的下端和所述足连接轴的右端同轴铰接。

28、在一些实施例中，所述左侧前肢包括左侧前腿杆和左前足，所述左侧前腿杆的上端与所述机壳铰接，所述左前足的后端与所述左侧前腿杆的下端铰接；

29、所述右侧前肢包括右侧前腿杆和右前足，所述右侧前腿杆的上端与所述机壳铰接，所述右前足的后端与所述右侧前腿杆的下端铰接；

30、所述左侧前腿杆的下端与所述右侧腿杆的下端与前腿连接轴的左右两端铰接。

31、在一些实施例中，所述牵引机构包括缠线轮和牵引线；所述缠线轮接入所述第二电机的驱动轴上，所述牵引线绕设在所述缠线轮上，所述牵引线的末端伸出所述机壳与所述限位连接轴连接。

32、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。