一种仿生青蛙跳跃机器人

本发明涉及一种仿生机器人，尤其涉及一种仿生青蛙跳跃机器人。

背景技术：

1、仿生青蛙机器人具有生物特征和机械结构优点的，在移动性能方面具备广泛的优势，因此其常被应用于各种条件恶劣、环境复杂的未知及非结构化环境下代替人们完成任务。而目前市面上大多数的仿生青蛙机器人主要集中推程式弹射，其跳跃距离非常可观，但在控制装置的平衡方面却存在显著问题，在空中姿态不稳定且难以控制，在使用过程容易出现机器人侧翻的现象，且其运动模式相较于自然界中青蛙的真实跳跃方式存在较大的差异。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供了一种不易发生侧翻的仿生青蛙跳跃机器人。

2、技术方案：本发明公开的一种仿生青蛙跳跃机器人，包括腹部框架、位于腹部框架内且用于弹跳蓄力时将机器人重心下移的腹部机构、设置在腹部机构上且可相对腹部框架来回移动的蓄力机构以及对称设置在腹部框架两侧且与蓄力机构配合实现弹跳的腿部机构，所述腹部机构包括固定在腹部框架上的滑杆、套设在滑杆外周的直弹簧以及与直弹簧一端抵触且与滑杆滑动连接的滑块，所述蓄力机构固定安装在滑块的顶端，可随着滑块一同沿着滑杆移动。

3、进一步的，所述蓄力机构包括固定在滑块上的机座、固定安装在机座上的舵机、与舵机的输出轴固定连接的小齿轮、啮合连接在小齿轮上方的传动齿轮、与传动齿轮的中心固定连接且转动安装在机座上的传动轴、对称安装在传动轴两端的不完全齿轮、与不完全齿轮啮合连接的动力齿轮、与动力齿轮的中心固定连接且转动安装在机座上的动力轴、对称安装在动力轴两端且固定在动力齿轮外侧的收线轮以及绕设在收线轮上的钢线绳。

4、进一步的，所述腹部框架上固定连接有长轴，所述腿部机构包括与长轴转动连接的大腿、两端分别固定在大腿顶端和腹部框架一侧的第一拉簧、安装在大腿的底部的第一销轴、通过第一销轴与大腿转动连接的小腿、固定连接在小腿顶部的第一短轴、固定连接在大腿中部的第二短轴、固定连接在第一短轴和第二短轴之间且位于大腿内侧的第二拉簧、固定连接在第一短轴和第二短轴之间且位于大腿外侧的第三拉簧、安装在小腿底部的第二销轴以及通过第二销轴与小腿转动连接的后脚掌。

5、进一步的，所述后脚掌的底面设用于增大与地面摩擦力的凹凸面。

6、进一步的，所述小腿上固定连接有吊环，所述大腿上开设有可供钢线绳穿过的通孔，所述钢线绳的自由端穿过大腿的通孔与吊环固定连接。

7、进一步的，所述腹部框架的两侧对称连接有辅助钢线绳运动的滑轨。

8、进一步的，所述腿部机构包括转动安装在腹部框架侧面的前腿、安装在前腿底部的第三销轴以及通过第三销轴与前腿转动连接的前脚掌。

9、进一步的，所述大腿、后脚掌的中间部分和前腿中间部分均设置为镂空结构。

10、进一步的，所述滑块的底部设有安装槽，且安装槽内安装有电池和控制整体运动的控制板。

11、进一步的，所述滑杆的一端固定连接有用于缓冲的橡胶垫圈。

12、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：本发明的蓄力机构利用不完全齿轮的特性，将弹力更稳定的储存和更快速的释放，使机器人的弹跳应答更快速，同时滑块带动电池及机座等部件在腹部框架上移动使得机器人蓄力阶段向下运动，降低整体重心位置，有利于提高机器人落地时的平衡稳定性，且落地时可以提供一定的缓冲，降低侧翻的风险；本发明利用不完全齿与收线轮的啮合状态，使得弹性绳对大腿和小腿进行压缩与释放，仿真了青蛙跳跃时的腿部动作，大腿和小腿采用拉簧模拟青蛙腿部肌肉，仿真了肌肉情况，同时提供了高弹力，提高能量转换效率，使其具有优越的弹跳性能，增加了跳跃距离；本发明六根拉簧和两根直弹簧能够提供更充足的能量，使机器人获得更大的跳跃力量和更远的跳跃距离，且六根拉簧和两根直弹簧可以更均匀地将力量传递到机器人的肢体，使跳跃动作更平稳、协调；且多拉簧的设计可调性更强，可以通过调整不同拉簧的参数来精细地控制机器人的动力性能，以适应不同任务和环境需求，即使个别弹簧或者拉簧出现问题，其他弹簧仍能保证充足的动力供给，增加了机器人工作的可靠性；本发明前腿和前脚掌的设置能够保证机器人在静态与动态下的平衡，避免了侧翻等不稳定现象的发生。

技术特征：

1.一种仿生青蛙跳跃机器人，其特征在于：包括腹部框架(6)、位于腹部框架(6)内且用于弹跳蓄力时将机器人重心下移的腹部机构、设置在腹部机构上且可相对腹部框架(6)来回移动的蓄力机构以及对称设置在腹部框架(6)两侧且与蓄力机构配合实现弹跳的腿部机构，所述腹部机构包括固定在腹部框架(6)上的滑杆(17)、套设在滑杆(17)外周的直弹簧(18)以及与直弹簧(18)一端抵触且与滑杆(17)滑动连接的滑块(34)，所述蓄力机构固定安装在滑块(34)的顶端，可随着滑块(34)一同沿着滑杆(17)移动。

2.根据权利要求1所述的仿生青蛙跳跃机器人，其特征在于：所述蓄力机构包括固定在滑块(34)上的机座(4)、固定安装在机座(4)上的舵机(3)、与舵机(3)的输出轴固定连接的小齿轮(14)、啮合连接在小齿轮(14)上方的传动齿轮(5)、与传动齿轮(5)的中心固定连接且转动安装在机座(4)上的传动轴(33)、对称安装在传动轴(33)两端的不完全齿轮(2)、与不完全齿轮(2)啮合连接的动力齿轮(13)、与动力齿轮(13)的中心固定连接且转动安装在机座(4)上的动力轴(32)、对称安装在动力轴(32)两端且固定在动力齿轮(13)外侧的收线轮(1)以及绕设在收线轮(1)上的钢线绳(12)。

3.根据权利要求2所述的仿生青蛙跳跃机器人，其特征在于：所述腹部框架(6)上固定连接有长轴(30)，所述腿部机构包括与长轴(30)转动连接的大腿(7)、两端分别固定在大腿(7)顶端和腹部框架(6)一侧的第一拉簧(36)、安装在大腿(7)的底部的第一销轴(26)、通过第一销轴(26)与大腿(7)转动连接的小腿(8)、固定连接在小腿(8)顶部的第一短轴(28)、固定连接在大腿(7)中部的第二短轴(29)、固定连接在第一短轴(28)和第二短轴(29)之间且位于大腿(7)内侧的第二拉簧(37)、固定连接在第一短轴(28)和第二短轴(29)之间且位于大腿(7)外侧的第三拉簧(38)、安装在小腿(8)底部的第二销轴(27)以及通过第二销轴(27)与小腿(8)转动连接的后脚掌(9)。

4.根据权利要求3所述的仿生青蛙跳跃机器人，其特征在于：所述后脚掌(9)的底面设用于增大与地面摩擦力的凹凸面。

5.根据权利要求3所述的仿生青蛙跳跃机器人，其特征在于：所述小腿(8)上固定连接有吊环(25)，所述大腿(7)上开设有可供钢线绳(12)穿过的通孔，所述钢线绳(12)的自由端穿过大腿(7)的通孔与吊环(25)固定连接。

6.根据权利要求5所述的仿生青蛙跳跃机器人，其特征在于：所述腹部框架(6)的两侧对称连接有辅助钢线绳(12)运动的滑轨(20)。

7.根据权利要求3所述的仿生青蛙跳跃机器人，其特征在于：所述腿部机构包括转动安装在腹部框架(6)侧面的前腿(10)、安装在前腿(10)底部的第三销轴(39)以及通过第三销轴(39)与前腿(10)转动连接的前脚掌(11)。

8.根据权利要求7所述的仿生青蛙跳跃机器人，其特征在于：所述大腿(7)、后脚掌(9)的中间部分和前腿(10)中间部分均设置为镂空结构。

9.根据权利要求1所述的仿生青蛙跳跃机器人，其特征在于：所述滑块(34)的底部设有安装槽，且安装槽内安装有电池(35)和控制整体运动的控制板。

10.根据权利要求1所述的仿生青蛙跳跃机器人，其特征在于：所述滑杆(17)的一端固定连接有用于缓冲的橡胶垫圈(21)。

技术总结本发明公开了一种仿生青蛙跳跃机器人，包括腹部框架、位于腹部框架内且用于弹跳蓄力时将机器人重心下移的腹部机构、设置在腹部机构上且可相对腹部框架来回移动的蓄力机构以及对称设置在腹部框架两侧且与蓄力机构配合实现弹跳的腿部机构，所述腹部机构包括固定在腹部框架上的滑杆、套设在滑杆外周的直弹簧以及与直弹簧一端抵触且与滑杆滑动连接的滑块，所述蓄力机构固定安装在滑块的顶端。本发明的机器人的稳定性高，不易发生侧翻；本发明利用不完全齿与收线轮的啮合状态，使得弹性绳对大腿和小腿进行压缩与释放，仿真了青蛙跳跃时的腿部动作，大腿和小腿采用拉簧模拟青蛙腿部肌肉，仿真了肌肉情况，运动模式贴合青蛙真实跳跃方式。技术研发人员：刘勇,章亚文,谭志豪,卜子骥,周宏根,李国超,吴恒恒,史肖娜,陈建志,侯秋林受保护的技术使用者：江苏科技大学技术研发日：技术公布日：2024/8/1