机器人跳跃移动机构和小行星探测机器人制造技术

本公开涉及一种机器人跳跃移动机构和小行星探测机器人，所述跳跃移动机构包括伸缩杆、驱动装置、多个弹性辐条，所述多个弹性辐条围绕所述伸缩杆均匀布置，每个弹性辐条的两端分别连接于所述伸缩杆的两端，以使所述跳跃移动机构形成为笼形球状结构，所述驱动装置用于驱动所述伸缩杆伸缩，使得所述多个弹性辐条发生形变。驱动装置驱动伸缩杆收缩，使得多个弹性辐条被压缩，跳跃移动机构进行蓄能。当弹性辐条伸展释放能量时，在地面反作用下，跳跃移动机构获得跳跃的能量，从而可实现跳跃移动。另外，弹性辐条形成的笼形球状结构有利于跳跃移动机构实现滚动移动。弹性辐条通过形变还可吸收外部冲击能量，从而对跳跃移动机构的内部器件起到有效保护。

Robot Jumping Mobile Mechanism and Asteroid Exploration Robot

The present disclosure relates to a robot jumping mobile mechanism and an asteroid detection robot. The jumping mobile mechanism comprises a telescopic rod, a driving device and a plurality of elastic spokes. The elastic spokes are uniformly arranged around the telescopic rod, and the two ends of each elastic spoke are respectively connected to the two ends of the telescopic rod so that the jumping mobile mechanism is formed into a cage-shaped spherical structure. The driving device is used to drive the telescopic rod to telescope so as to deform the plurality of elastic spokes. The driving device drives the telescopic rod to shrink, so that multiple elastic spokes are compressed, and the jumping mobile mechanism stores energy. When the elastic spoke stretches and releases energy, the jumping moving mechanism obtains the jumping energy under the reaction of the ground, so that the jumping movement can be realized. In addition, the cage-shaped spherical structure formed by elastic spokes is beneficial to the rolling movement of jumping mobile mechanism. Elastic spokes can also absorb external impact energy through deformation, thus effectively protecting the internal devices of jumping mobile mechanism.

【技术实现步骤摘要】
机器人跳跃移动机构和小行星探测机器人
本公开涉及小行星探测机器人领域，具体地，涉及一种机器人跳跃移动机构，以及具有该跳跃移动机构的小行星探测机器人。
技术介绍
目前研制的移动机器人主要采用轮式、履带式以及多足式等移动方式。但是这三种方式在小行星探测等领域具有一定的局限性。轮式驱动虽然易于控制，在平缓的地形上十分有效，能跨越大多数障碍物。但是轮式驱动的机器人难以跨越大小大于其半径的障碍物，比如陡峭的岩石。相比于轮式机器人，多足式机器人在跨越障碍能力上有较强的提升，不过目前多足机器人的步态控制十分复杂。每个腿部的设计通常都包含多个运动自由度，需要不同的控制器对机器人实现驱动，因此也增加了能量的消耗。尽管轮式机器人能跨越大多数障碍，但是对那些高于其两倍腿长的障碍物却无能为力。履带型机器人通常用于崎岖的地表环境，其翻越障碍的能力主要取决于履带与地面间的摩擦，如果斜坡过于陡峭，便无法实现翻越。尤其在重力微弱的小新星上，摩擦力因为重力原因变得很小，并不适合采用履带进行驱动。其实，在自然界，我们不难发现众多生物都采用了跳跃移动的方式。跳跃移动方式可以使生物越过尺度是自身数倍的障碍物，而且因为小行星重力微弱，因此消耗较少的能量便可以实现大高度远距离跳跃。虽然NASA等机构在小行星探测领域研制了多种弹跳机构的机器人，但结构都较为复杂。
技术实现思路
本公开的目的是针对小行星的微重力环境或其他工程探测环境提供一种结构简单的跳跃机构。该跳跃机构在提供弹跳能力与滚动能力的同时，还能为机器人着陆时提供缓冲，为机器人内部器件提供支撑保护。为了实现上述目的，本公开提供了一种机器人跳跃移动机构，包括伸缩杆、驱动装置、多个弹性辐条，所述多个弹性辐条围绕所述伸缩杆均匀布置，每个弹性辐条的两端分别连接于所述伸缩杆的两端，以使所述跳跃移动机构形成为笼形球状结构，所述驱动装置用于驱动所述伸缩杆伸缩，使得所述多个弹性辐条发生形变。可选地，所述伸缩杆包括相互套接的主杆和副杆，所述主杆形成为中空结构，所述弹性辐条的两端分别连接于所述主杆的上端和所述副杆的下端，所述驱动装置用于驱动所述副杆相对于所述主杆轴向滑动。可选地，所述驱动装置包括电机和安装在所述电机的输出轴上的齿轮，所述电机固定在所述主杆上，所述副杆形成为与所述齿轮啮合的齿条结构，所述电机驱动所述齿轮转动以带动所述副杆相对于所述主杆轴向移动。可选地，所述主杆的下端形成有限位止口，所述副杆的上端形成有限位凸缘，所述限位止口与所述限位凸缘相配合，以限制所述副杆从所述主杆中脱出。可选地，所述伸缩杆的两端分别设置有辐条固定器。可选地，所述辐条固定器的侧壁上设置有多个装配孔，多个所述装配孔沿所述辐条固定器的周向均匀分布。可选地，所述跳跃移动机构还包括位于所述跳跃移动机构中心的动量轮。可选地，所述动量轮固定在所述主杆上。可选地，所述弹性辐条的数量大于或等于八个。通过上述技术方案，驱动装置驱动伸缩杆伸缩，使得多个弹性辐条发生形变，弹性辐条被压缩时，跳跃移动机构进行蓄能。当弹性辐条伸展释放能量时，在地面反作用下，跳跃移动机构获得跳跃的能量，从而可实现跳跃移动。另外，弹性辐条形成的笼形球状结构有利于跳跃移动机构实现滚动移动。弹性辐条通过形变还可吸收外部冲击能量，从而对跳跃移动机构的内部器件起到有效保护。根据本公开的另一方面，提供一种小行星探测机器人，所述机器人包括上述的机器人跳跃移动机构。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：图1是本公开一种实施方式的机器人跳跃移动机构的主视示意图；图2是本公开一种实施方式的机器人跳跃移动机构的剖视示意图；图3是本公开一种实施方式的机器人跳跃移动机构的立体示意图；图4是本公开一种实施方式的机器人跳跃移动机构中，伸缩杆的剖视分解示意图；图5是本公开一种实施方式的机器人跳跃移动机构处于压缩状态的示意图，其中，未示出驱动装置和动量轮；图6是本公开的机器人跳跃移动机构的部分组件的结构示意图，其中，示出了动量轮；图7是图6中B部分的放大图。附图标记说明1伸缩杆11主杆12副杆13限位止口14限位凸缘2弹性辐条3电机31输出轴4齿轮5辐条固定器51装配孔6动量轮61底座62旋转轮具体实施方式以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。在本公开的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。如图1至图7所示，本公开提供了一种机器人跳跃移动机构，包括伸缩杆1、驱动装置、多个弹性辐条2，多个弹性辐条2围绕伸缩杆1均匀布置，每个弹性辐条2的两端分别连接于伸缩杆1的两端，以使该跳跃移动机构形成为笼形球状结构，驱动装置用于驱动伸缩杆1伸缩，使得多个弹性辐条2发生形变。通过上述技术方案，在驱动装置的作用下，伸缩杆1被压缩，使得连接在伸缩杆1两端的多个弹性辐条2被压缩，实现蓄能；当驱动装置解除对伸缩杆1的作用，被压缩的弹性辐条2快速伸展，释放能量。弹性辐条2在伸展过程中跳跃移动机构对地面施加一个弹力，同时，地面会给其一个反作用力。这样，在反作用力的作用下，跳跃移动机构可实现跳跃移动。另外，笼形球状结构一方面使得各个弹性辐条2的形变量和形变方向一致，有利于提高跳跃移动机构的跳跃稳定性；另一方面，笼形球状结构便于跳跃移动机构实现滚动移动。在本公开中，伸缩杆1可以具有任何适当的结构和形状。在一种实施方式中，如图2所示，伸缩杆1包括相互套接的主杆11和副杆12，主杆11可形成为中空结构，副杆12能在主杆11中滑动。弹性辐条2的两端分别连接于主杆11的上端和副杆12的下端。这样，驱动装置可驱动副杆12缩回到主杆11中，以使弹性辐条2被压缩，实现蓄能；当弹性辐条2伸展的时候，可带动副杆12从主杆11中伸出，释放能量以实现该跳跃移动机构的跳跃移动。该伸缩杆1结构简单，可行性高。在本公开中，驱动装置可以具有任何适当的结构。在一种实施方式中，如图2所示，驱动装置包括电机3和安装在电机3的输出轴31上的齿轮4，电机3固定在主杆11上，并且副杆12可形成为与齿轮4啮合的齿条结构。这样，当电机3通电时，电机3正转以驱动齿轮4转动，从而带动副杆12相对于主杆11轴向移动，以使副杆12缩回到主杆11中，弹性辐条2被压缩；当电机3断电时，弹性辐条2在自身弹力作用下伸展，带动副杆12从主杆11中伸出，电机3在驱动齿轮4带动下反转。由于在副杆12上直接形成齿条结构，简化了驱动装置，避免设置其他传动结构而增加跳跃移动机构的重量，从而有利于提升跳跃移动机构的跳跃能力。在本公开，可通过跳跃移动机构的控制系统，控制电机3的开启与关闭。例如，在跳跃移动机构跳跃至空中最高点时，控制系统可以给电机3一个开启信号，电机3转动，驱动伸缩杆1收缩，使得弹性辐条2被压缩，开始蓄能；在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人跳跃移动机构，其特征在于，包括伸缩杆(1)、驱动装置、多个弹性辐条(2)，所述多个弹性辐条(2)围绕所述伸缩杆(1)均匀布置，每个弹性辐条(2)的两端分别连接于所述伸缩杆(1)的两端，以使所述跳跃移动机构形成为笼形球状结构，所述驱动装置用于驱动所述伸缩杆(1)伸缩，使得所述多个弹性辐条(2)发生形变。

【技术特征摘要】
1.一种机器人跳跃移动机构，其特征在于，包括伸缩杆(1)、驱动装置、多个弹性辐条(2)，所述多个弹性辐条(2)围绕所述伸缩杆(1)均匀布置，每个弹性辐条(2)的两端分别连接于所述伸缩杆(1)的两端，以使所述跳跃移动机构形成为笼形球状结构，所述驱动装置用于驱动所述伸缩杆(1)伸缩，使得所述多个弹性辐条(2)发生形变。2.根据权利要求1所述的机器人跳跃移动机构，其特征在于，所述伸缩杆(1)包括相互套接的主杆(11)和副杆(12)，所述主杆(11)形成为中空结构，所述弹性辐条(2)的两端分别连接于所述主杆(11)的上端和所述副杆(12)的下端，所述驱动装置用于驱动所述副杆(12)相对于所述主杆(11)轴向滑动。3.根据权利要求2所述的机器人跳跃移动机构，其特征在于，所述驱动装置包括电机(3)和安装在所述电机(3)的输出轴(31)上的齿轮(4)，所述电机(3)固定在所述主杆(11)上，所述副杆(12)形成为与所述齿轮(4)啮合的齿条结构，所述电机(3)驱动所述齿轮(4)转动以带动所述副杆(12)相对于所述主杆(11)轴向移动。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾祥远，牛汉青，刘向东，陈振，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11