一种爬行-跳跃一体张拉整体机器人及其工作方法技术

本发明专利技术属于机器人领域，提供了一种爬行

【技术实现步骤摘要】
一种爬行
‑
跳跃一体张拉整体机器人及其工作方法


[0001]本专利技术属于机器人领域，尤其涉及一种爬行
‑
跳跃一体张拉整体机器人及其工作方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]现有机器人大致可分为刚体机器人和软体机器人两种。目前广泛应用于生产生活中的刚体机器人具有技术成熟、运动速度快、精度高、负载能力强等优点，但是柔顺性、环境适应性以及与人或者外界环境接触时的安全性较差。软体机器人的特性与刚体机器人恰好相反，同时柔性材料的内部共振和耦合也给机器人的精确控制带来了很多困难，对加工制造技术也提出了更高的要求。
[0004]目前大多张拉整体机器人采用近似于球形的结构，实现了滚动运动，但是滚动的速度和效率较低，越障和爬坡能力较差，无法同时实现爬行和跳跃运动，现有的机器人落地后需要调整挤人的姿态后才可以可继续进行爬行运动或者跳跃运动，运动效率低。

技术实现思路

[0005]为了解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题，本专利技术的第一个方面提供一种爬行
‑
跳跃一体张拉整体机器人，其由位于中间的爬行模块、位于两侧的跳跃模块及相应的驱动机构组成；通过按照一定的规则调整驱动压杆的长度，能够使张拉整体构型的重心发生变化以致产生爬行运动；跳跃模块主要由多个能够受压产生弯曲变形的高弹性元件和跳跃驱动机构组成，在驱动机构作用下，弹性元件弯曲变形储存弹性势能，将储存的弹性势能在瞬间释放，利用弹性元件和地面之间的作用力将机器人弹起，从而实现跳跃运动。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种爬行
‑
跳跃一体张拉整体机器人，包括位于中间的爬行模块、位于两侧的跳跃模块和跳跃驱动机构；
[0008]所述爬行模块包括多个驱动压杆组件；所述多个驱动压杆组件包括位于中轴线上的第一驱动压杆组件和绕中轴线倾斜均匀分布的可伸缩运动的多个第二驱动压杆组件；
[0009]每个跳跃模块包括多个弹性弯杆和连接件，多个弹性弯杆一端固定在连接件上，另一端和第一驱动压杆组件活动连接；
[0010]所述爬行模块用于通过多个第二驱动压杆组件的伸缩运动调整驱动压杆的长度以使机器人的重心发生变化产生爬行运动；
[0011]所述第一驱动压杆组件上设置跳跃驱动机构，所述跳跃驱动机构用于通过改变第一驱动压杆组件两个端点之间的长度改变爬行模块的轴向尺寸和径向尺寸，同时弹性弯杆产生形变从而储存弹性势能，当弹性弯杆储存的弹性势能瞬间释放时，通过机器人与地面之间的反作用力使机器人产生跳跃运动。
[0012]为了解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题，本专利技术的第二个方面提供一种爬行
‑
跳跃一体张拉整体机器人的工作方法，其通过按照一定的规则调整驱动压杆的长度，能够使张拉整体构型的重心发生变化以致产生爬行运动；跳跃模块主要由多个能够受压产生弯曲变形的高弹性元件和跳跃驱动机构组成，在驱动机构作用下，弹性元件弯曲变形储存弹性势能，将储存的弹性势能在瞬间释放，利用弹性元件和地面之间的作用力将机器人弹起，从而实现跳跃运动。
[0013]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0014]一种爬行
‑
跳跃一体张拉整体机器人的工作方法，包括：
[0015]当机器人在地面上时，第二驱动压杆组件的一端与地面接触，形成一个稳定的支撑三角形；
[0016]通过改变不与地面接触的第二驱动压杆组件长度时，机器人重心会移动到与地面接触的驱动压杆的端点构成的三角形之外，致使机器人产生位置的改变，从一个稳定状态转移到另一个稳定状态以实现地面爬行运动；
[0017]利用跳跃驱动机构改变第一驱动压杆组件两个端点之间的长度改变爬行模块的轴向尺寸和径向尺寸，同时弹性弯杆产生形变从而储存弹性势能，当弹性弯杆的形变至一定程度进入释放状态，弹性弯杆储存的弹性势能瞬间释放时，通过机器人与地面之间的反作用力使机器人产生跳跃运动。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019](1)本专利技术通过按照一定的规则调整驱动压杆的长度，能够使张拉整体构型的重心发生变化以致产生爬行运动；利用跳跃驱动机构改变第一驱动压杆组件两个端点之间的长度改变爬行模块的轴向尺寸和径向尺寸，同时弹性弯杆产生形变从而储存弹性势能，当弹性弯杆的形变至一定程度进入释放状态，弹性弯杆储存的弹性势能瞬间释放时，通过机器人与地面之间的反作用力使机器人产生跳跃运动。本专利技术可同时实现爬行和跳跃运动，具有良好的机动性能。
[0020](2)本专利技术的张拉整体机器人由轻质刚性杆件与弹性元件组成，质量很轻，柔顺性好，抗冲击性强；
[0021](3)本专利技术机器人两侧呈半球形，整体外包络面呈胶囊型，机器人跳跃以任意姿态落地后，会由机器人中部的爬行模块接触地面，可继续进行爬行运动或者跳跃运动，无需调整姿态，从而提高运动效率。
[0022](4)本专利技术跳跃模块中高弹性元件的使用，实现了结构
‑
功能一体化设计，既能够实现跳跃功能，还能够利用构件的弹性为机器人提供高柔顺性。
[0023]本专利技术附加方面的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，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0024]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0025]图1是本专利技术实施例的爬行
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跳跃一体张拉整体机器人整体结构示意图；
[0026]图2是本专利技术实施例的爬行模块结构示意图；
[0027]图3(a)
‑
图3(c)是本专利技术实施例的爬行模块结构从不同角度的观测示意图；
[0028]图4是本专利技术实施例的跳跃模块示意图；
[0029]图5是本专利技术实施例的第一驱动压杆组件示意图；
[0030]图6是本专利技术实施例的跳跃驱动机构整体结构示意图；
[0031]图7是本专利技术实施例的跳跃驱动机构局部结构示意图；
[0032]图8是本专利技术实施例的爬行模块结构第一变形示意图；
[0033]图9是本专利技术实施例的爬行模块结构第二变形示意图。
[0034]其中，1
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爬行模块；101
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第一驱动压杆组件；1011
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伸缩杆；1012
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缸筒；1013
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拉簧；102
‑
第二驱动压杆组件；103
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第一弹性元件；104
‑
第二弹性元件；2
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跳跃模块；3
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跳跃驱动机构；301
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滑轮支架；302
‑
滑轮；303
‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种爬行
‑
跳跃一体张拉整体机器人，其特征在于，包括位于中间的爬行模块、位于两侧的跳跃模块和跳跃驱动机构；所述爬行模块包括多个驱动压杆组件；所述多个驱动压杆组件包括位于中轴线上的第一驱动压杆组件和绕中轴线倾斜均匀分布的可伸缩运动的多个第二驱动压杆组件；每个跳跃模块包括多个弹性弯杆和连接件，多个弹性弯杆一端固定在连接件上，另一端和第一驱动压杆组件活动连接；所述爬行模块用于通过多个第二驱动压杆组件的伸缩运动调整驱动压杆的长度以使机器人的重心发生变化产生爬行运动；所述第一驱动压杆组件上设置跳跃驱动机构，所述跳跃驱动机构用于通过改变第一驱动压杆组件两个端点之间的长度改变爬行模块的轴向尺寸和径向尺寸，同时弹性弯杆产生形变从而储存弹性势能，当弹性弯杆储存的弹性势能瞬间释放时，通过机器人与地面之间的反作用力使机器人产生跳跃运动。2.如权利要求1所述的一种爬行
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跳跃一体张拉整体机器人，其特征在于，所述爬行模块还包括多个弹性元件，第一刚性压杆组件的两端各通过多个第一弹性元件和第二刚性压杆组件活动连接，多个第二刚性压杆组件通过第二弹性元件首尾活动连接。3.如权利要求1所述的一种爬行
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跳跃一体张拉整体机器人，其特征在于，所述跳跃模块呈半球形，整体外包络面呈胶囊型，每个半球形的外包络上分布多个弹性弯杆。4.如权利要求1所述的一种爬行
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跳跃一体张拉整体机器人，其特征在于，所述第一驱动压杆组件包括伸缩杆和缸筒，所述伸缩杆和缸筒滑动连接，缸筒内设置一个拉簧，拉簧的一端与缸筒固定连接，另一端与伸缩杆固定连接。5.如权利要求4所述的一种爬行
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跳跃一体张拉整体机器人，其特征在于，所述跳跃驱动机构包括滑轮支架、滑轮、滑轮销轴、固定臂、活动臂、固定板、电机、电机输出轴、钢丝绳、第一销轴、扭簧活动楔块和固定楔块；所述伸缩杆上固定滑轮支架，滑轮通过滑轮销轴与滑轮支架转动连接，所述缸筒上设置固定臂，固定板固定在固定臂上，电机与固定板固定连接，电机输出轴与钢丝绳的一端固定连接，另一端绕滑轮180
°
后与伸缩杆固定连接，所述钢丝绳上固定连接活动楔块；所述活动臂的一端与固定臂通过第一销轴转动连接，第一销轴上安装有扭簧，固定楔块的一端与固定板固定连接，另一端呈锥形楔块状。6.如权利要求5所述的一种爬行
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跳跃一体张拉整体机器人，其特征在于，所述跳跃驱动机构两种工作状态，锁紧状态与释放状态；在锁紧状态，活...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘义祥，代孝林，王艳红，宋锐，李贻斌，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：