一种跳跃机器人的关节可变刚度并联弹性驱动装置

本发明涉及驱动装置，尤其涉及一种跳跃机器人的关节可变刚度并联弹性驱动装置。

背景技术：

1、跳跃式机器人具有跨越简单障碍物的能力，可适用于非结构化地形，因此在反恐作战，灾后搜救，星际探测等恶劣环境中有广阔的应用前景。现有的跳跃式机器人在面对复杂路况行走的过程中，通常会出现如下专利中存在的问题，参见公开号为cn109986579a公开了一种多模式运动的仿灵长类机器人，包括胸部、胯部、后腿和前臂，胸部和胯部铰接在一起成为躯干，胸部和胯部之间连接胸部俯仰液压缸，两条前臂连接在胸部上，两条后腿连接在胯部上；所述后腿包括髋部、大腿、小腿和足部；髋部与胯部铰接，大腿与髋部铰接，小腿与大腿铰接，足部与小腿铰接；所述前臂包括肩部、大臂、小臂和手部；肩部与胸部之间连接前臂胸部液压缸，大臂与肩部铰接，小臂与大臂铰接，手部与小臂铰接，虽然该专利可实现四足和双足模式的切换，但是仍然存在应对复杂路况时难以调整跳跃强度的问题，从而影响了机器人的正常行走，因此，在长期的研发测试过程中：现有技术中的机器人在面对复杂路况时难以在跳跃步态和行走步态中灵活切换，大大限制了机器人的行走能力。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种跳跃机器人的关节可变刚度并联弹性驱动装置，以解决机器人在面对复杂路况时难以在跳跃步态和行走步态中灵活切换，大大限制了机器人的行走能力的问题。

2、基于上述目的，本发明提供了一种跳跃机器人的关节可变刚度并联弹性驱动装置，包括：胫骨架，以及位于胫骨架上方的股骨架；还包括：关节驱动机构，设置于股骨架的一侧中部靠近底端，所述关节驱动机构的动力输出端穿过股骨架固定连接有传动架，所述传动架底端与胫骨架可拆卸连接；并联弹性机构，设置于股骨架与传动架之间；限位机构，设置于传动架上；

3、其中，关节驱动机构驱动传动架带动胫骨架顺时针摆动以使得并联弹性机构发生拉伸变形，当关节驱动机构的动力传递至并联弹性机构后将关节驱动机构停机，并通过并联弹性机构的复位弹力使得胫骨架逆时针摆动，通过限位机构控制并联弹性机构的复位弹力释放强度以切换胫骨架与股骨架的相对摆动速度，使得机器人在跳跃步态和行走步态中切换。

4、优选的，所述关节驱动机构包括：伺服电机，固定安装于股骨架的一侧中部靠近底端，所述伺服电机动力输出端固定安装有谐波减速器，所述谐波减速器输出端与传动架固定连接。

5、优选的，所述并联弹性机构包括：第一储能弹簧，固定安装于股骨架一侧顶部，所述第一储能弹簧远离股骨架的一端固定连接有钢线，所述钢线一端固定连接有链条，所述链条一端固定连接有第二储能弹簧，所述第二储能弹簧一端固定连接有固定柱，所述固定柱一端固定安装于传动架一侧底端。

6、优选的，所述传动架外围顶部开设有引导槽，所述引导槽呈开口的环形结构，所述钢线与第一储能弹簧位于引导槽内滑动。

7、优选的，所述限位机构包括：中空延伸部，设置于传动架外围一侧中部，所述中空延伸部一侧中部固定安装有电动推杆，所述电动推杆的动力输出端于链条的孔洞中穿入穿出。

8、优选的，所述传动架顶部呈圆盘形结构，所述股骨架底部呈圆饼型结构，所述传动架顶部四周以及股骨架底部四周均设置有环形布置的角度标记。

9、优选的，所述胫骨架包括：连接头，可拆卸的安装于传动架的底端，所述连接头底端可拆卸的安装有第一支杆，所述第一支杆底端可拆卸的安装有第二支杆，所述第二支杆底端可拆卸的安装有固定头，所述固定头底端可拆卸的安装有连接件，所述连接件底端为环形结构。

10、优选的，所述第一支杆中部上方开设有多个贯穿的定位孔，所述连接头外围两侧底端设置有第一延伸头，第一延伸头外围一端穿过定位孔螺纹套设有定位螺母，所述第二支杆中部下方开设有多个贯穿的限位孔，所述固定头外围两侧顶端设置有第二延伸头，第二延伸头外围一端穿过限位孔螺纹套设有限位螺母。

11、本发明的有益效果：通过关节驱动机构驱动传动架能够带动胫骨架按照顺时针的方式进行摆动，以使得并联弹性机构能够发生拉伸变形，传动架通过并联弹性机构的复位弹力使得胫骨架逆时针摆动，通过限位机构能够有效的控制并联弹性机构的复位弹力释放强度，以实现切换胫骨架与股骨架的相对摆动速度，当复位弹力大时能够提升机器人的跳跃高度，当复位弹力小时能够实现正常的行走，从而能够有效的使得机器人在跳跃步态和行走步态中灵活切换，达到适应复杂路况的效果。

技术特征：

1.一种跳跃机器人的关节可变刚度并联弹性驱动装置，包括：胫骨架(1)，以及位于胫骨架(1)上方的股骨架(3)；其特征在于，还包括：关节驱动机构，设置于股骨架(3)的一侧中部靠近底端，所述关节驱动机构的动力输出端穿过股骨架(3)固定连接有传动架(2)，所述传动架(2)底端与胫骨架(1)可拆卸连接；并联弹性机构，设置于股骨架(3)与传动架(2)之间；限位机构，设置于传动架(2)上；其中，关节驱动机构驱动传动架(2)带动胫骨架(1)顺时针摆动以使得并联弹性机构发生拉伸变形，当关节驱动机构的动力传递至并联弹性机构后将关节驱动机构停机，并通过并联弹性机构的复位弹力使得胫骨架(1)逆时针摆动，通过限位机构控制并联弹性机构的复位弹力释放强度以切换胫骨架(1)与股骨架(3)的相对摆动速度，使得机器人在跳跃步态和行走步态中切换。

2.根据权利要求1所述的一种跳跃机器人的关节可变刚度并联弹性驱动装置，其特征在于，所述关节驱动机构包括：伺服电机(31)，固定安装于股骨架(3)的一侧中部靠近底端，所述伺服电机(31)动力输出端固定安装有谐波减速器(32)，所述谐波减速器(32)输出端与传动架(2)固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种跳跃机器人的关节可变刚度并联弹性驱动装置，其特征在于，所述并联弹性机构包括：第一储能弹簧(4)，固定安装于股骨架(3)一侧顶部，所述第一储能弹簧(4)远离股骨架(3)的一端固定连接有钢线(41)，所述钢线(41)一端固定连接有链条(42)，所述链条(42)一端固定连接有第二储能弹簧(43)，所述第二储能弹簧(43)一端固定连接有固定柱(21)，所述固定柱(21)一端固定安装于传动架(2)一侧底端。

4.根据权利要求3所述的一种跳跃机器人的关节可变刚度并联弹性驱动装置，其特征在于，所述传动架(2)外围顶部开设有引导槽(22)，所述引导槽(22)呈开口的环形结构，所述钢线(41)与第一储能弹簧(4)位于引导槽(22)内滑动。

5.根据权利要求3所述的一种跳跃机器人的关节可变刚度并联弹性驱动装置，其特征在于，所述限位机构包括：中空延伸部(23)，设置于传动架(2)外围一侧中部，所述中空延伸部(23)一侧中部固定安装有电动推杆(44)，所述电动推杆(44)的动力输出端于链条(42)的孔洞中穿入穿出。

6.根据权利要求1所述的一种跳跃机器人的关节可变刚度并联弹性驱动装置，其特征在于，所述传动架(2)顶部呈圆盘形结构，所述股骨架(3)底部呈圆饼型结构，所述传动架(2)顶部四周以及股骨架(3)底部四周均设置有环形布置的角度标记。

7.根据权利要求1所述的一种跳跃机器人的关节可变刚度并联弹性驱动装置，其特征在于，所述胫骨架(1)包括：连接头(11)，可拆卸的安装于传动架(2)的底端，所述连接头(11)底端可拆卸的安装有第一支杆(12)，所述第一支杆(12)底端可拆卸的安装有第二支杆(13)，所述第二支杆(13)底端可拆卸的安装有固定头(14)，所述固定头(14)底端可拆卸的安装有连接件(15)，所述连接件(15)底端为环形结构。

8.根据权利要求7所述的一种跳跃机器人的关节可变刚度并联弹性驱动装置，其特征在于，所述第一支杆(12)中部上方开设有多个贯穿的定位孔，所述连接头(11)外围两侧底端设置有第一延伸头，第一延伸头外围一端穿过定位孔螺纹套设有定位螺母，所述第二支杆(13)中部下方开设有多个贯穿的限位孔，所述固定头(14)外围两侧顶端设置有第二延伸头，第二延伸头外围一端穿过限位孔螺纹套设有限位螺母。

技术总结本发明涉及驱动装置技术领域，具体涉及一种跳跃机器人的关节可变刚度并联弹性驱动装置，包括胫骨架，以及位于胫骨架上方的股骨架；还包括：关节驱动机构，设置于股骨架的一侧中部靠近底端，所述关节驱动机构的动力输出端穿过股骨架固定连接有传动架，所述传动架底端与胫骨架可拆卸连接；并联弹性机构，设置于股骨架与传动架之间；限位机构，设置于传动架上；通过限位机构能够有效的控制并联弹性机构的复位弹力释放强度，以实现切换胫骨架与股骨架的相对摆动速度，当复位弹力大时能够提升机器人的跳跃高度，当复位弹力小时能够实现正常的行走，从而能够有效的使得机器人在跳跃步态和行走步态中灵活切换，达到适应复杂路况的效果。技术研发人员：苏明轩,李辉,李会茹,赵尚,张芮,沈芃灰,张炜,徐海霞,焦文文,刘丽受保护的技术使用者：常州工业职业技术学院技术研发日：技术公布日：2024/7/9