专利名称：基于电机驱动的机器人垂直弹跳机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及弹跳机器人，尤其涉及一种垂直弹跳机器人。
背景技术：
当前，移动机器人应用十分广泛，特别是较为险恶或人们不易到达的环境，如考古 中对墓室的探测、对外星球的探索、军事侦察以及反恐活动等。上述的这些场合一般地势较 为复杂，可能存在各种障碍物，这就要求机器人具有很强的自主运动能力，越过这些障碍。 而当前机器人的运动方式主要是多轮驱动和仿生的步行或爬行，对于一些较高大的障碍， 上述机器人的的运动形式难以逾越或越障效率低。
发明内容
本发明目的在于对于具有行走功能的机器人提供一种垂直弹跳机构，使其在遇有 障碍物时，能够高效快速地逾越。一种基于电机驱动的机器人垂直弹跳机构，其特征在于包括底座、垂直固定于底 座上的侧导柱、安装于侧导柱上可沿侧导柱上下自由移动的上盖板；还包括固定于上盖板 上的中心电机，以及固定于底座上的位于中心电机下方的中心导柱，以及固连于中心电机 下端输出轴并通过中心盲孔与中心导柱配合的中心圆柱凸轮，该中心圆柱凸轮上具有凹槽 结构，凹槽沿圆柱360度展开为两条斜凹槽和两条竖直凹槽，一条斜凹槽的末端与另一条 斜凹槽的首端各通过一条竖直凹槽连接；还包括两个对称固定于相应侧导柱上的与中心圆 柱凸轮的凹槽配合的凸起杆；还包括两个铰接于上盖板和底座之间的折杆机构，每个折杆 机构包括一根一端与上盖板通过第一圆柱销轴铰接的上斜杆、一根一端与底座通过第二圆 柱销轴铰接的下斜杆，且上斜杆与下斜杆之间通过第三圆柱销轴相互铰接；两个折杆机构 之间通过水平拉伸弹簧连接。本发明利用中心圆柱凸轮转动时其外表面上的螺旋槽受外力作用会同时向下移 动，带动六杆机构发生变形，机构重心下移，同时拉伸弹簧产生内应力，使机器人产生跳跃， 结构设计简洁，运动可靠性高。本发明的机器人垂直弹跳运动与移动运动方式相结合可以 越过数倍于自身的高度，可以显著地提高机器人的越障能力和活动范围，在考古、反恐、地 质勘探等领域有着广泛的应用前景。本发明的机器人可作为对外星探测的一种较佳运动机 构，因为一般外星球，例如月球与火星表面重力加速度明显低于地球，弹跳运动可以充分利 用这一点，从而完成高效率的运动。上述第一圆柱销轴、第二圆柱销轴、第三圆柱销轴上安装有用于轴向铰接定位的卡黃。上述水平拉伸弹簧可以安装于第三圆柱销轴上。水平拉伸弹簧安装于该位置上， 可使弹簧获得最大的变形量，提高机构弹跳能力。
图1为本发明垂直弹跳机构结构示意图； 图2为图1所示垂直弹跳机构的俯视图；图3为图1所示垂直弹跳机构中的圆柱凸轮图； 图4为图1所示垂直弹跳机构的三维装配图； 图5为图1所示垂直弹跳机构中的圆柱凸轮上的螺旋形凹槽展开图； 图中标号名称1.中心电机，2.上盖板，3.中心圆柱凸轮，4.上斜杆，5.侧导柱，6. 横杆，7.下斜杆，8.底座，9.中心导柱，10.螺钉，11.第二圆柱销，12.第三圆柱销，13. 卡簧，14.水平拉伸弹簧，15.第一圆柱销。
具体实施例方式如图1所示，本发明的机器人的垂直弹跳机构，包括中心电机1、中心圆柱凸轮3、 上盖板2、底座8、两个上斜杆4、两个下斜杆7、四个侧导柱5、中心导柱9、横杆6、水平拉伸 弹簧14，所述的中心电机1安装在上盖板2上，两个上斜杆4分别有一端与上盖板通过第一 圆柱销15铰接，并把铰接处通过卡簧13沿圆柱销轴向固定，两个下斜杆7分别有一端通过 第二圆柱销11与底座8铰接，并把铰接处通过卡簧13沿圆柱销11轴向固定，上斜杆4与 下斜杆7分别通过第三圆柱销12铰接，并把铰接处通过卡簧13沿圆柱销轴向固定，对应于 圆柱销的两个端部分别连接两个水平拉伸弹簧14。上盖板2、底座8与上斜杆4、下斜杆7 组成六杆机构。上盖板2与底座8间安装有四个导柱5，导柱5的一端做成凸台，另一端做 成螺纹，导柱5与底座8通过螺纹固定连接并保持垂直，上盖板2可以沿四个导柱5上下滑 动。中心圆柱凸轮3的外表面上开有螺旋形凹槽与竖直形凹槽，凹槽沿圆柱360度展开为 两条斜凹槽和两条竖直凹槽，两条斜凹槽的末端各通过一条竖直凹槽连接。左、右两边的两 个导柱5上分别对称安装有横杆6，横杆6通过两个螺钉10固定安装在两个侧导柱5上，两 个横杆6的中间分别加工有凸起杆，横杆6上的凸起杆与中心圆柱凸轮3的凹槽配合。中 心圆柱凸轮3的下端中心位置开有一定深度的中心孔，中心导柱9的一端通过螺纹固定安 装在底座8的中心位置，中心导柱9的另一端伸入中心圆柱凸轮3下端的中心孔中，中心圆 柱凸轮3可以沿着中心导柱9上下移动一定距离。电机1通过螺栓固定在上盖板上。电机1输出轴与中心圆柱凸轮3的上伸出轴连 接。电机1带动中心圆柱凸轮3旋转时，中心圆柱凸轮3在横杆6的中间凸起杆的作用下 会同时沿着中心导柱9向下移动，同时带动上盖板2等零件向下移动，六杆机构发生变形， 连在两根第三圆柱销12上的两根水平拉伸弹簧14逐渐被拉长，储存弹性势能。当横杆6上 的凸起杆沿着斜凹槽运动到竖直凹槽上端时，中心圆柱凸轮3不再受横杆6的中间凸起杆 竖直方向的作用力，此时水平拉伸弹簧14突然收缩，带动四个斜杆，使上盖板2向上运动， 上盖板2带动中心圆柱凸轮3、电机1、侧导柱5等向上运动，底座8在侧导柱5的带动作用 下脱离地面弹起，最终机构跳起。由于物体的惯性，垂直弹跳机器人会以一定的速度离开地 面作上下弹跳运动。若机器人此前是以一定的速度做水平运动，向上弹跳运动与惯性的水 平运动的结合就形成了逾越障碍的跳跃运动。当垂直弹跳机器人再次落地时，便可再次进 入弹跳的开始阶段。
权利要求
1.一种基于电机驱动的机器人垂直弹跳机构，其特征在于包括底座(8)、垂直固定于底座(8)上的侧导柱(5)、安装于侧导柱上可沿侧导柱上下 自由移动的上盖板(2);还包括固定于上盖板上的中心电机(1)，以及固定于底座(8)上的位于中心电机(1)下 方的中心导柱(9)，以及固连于中心电机(1)下端输出轴并通过中心盲孔与中心导柱(9)配 合的中心圆柱凸轮(3)，该中心圆柱凸轮(3)上具有螺旋形凹槽结构，凹槽沿圆柱360度展 开为两条斜凹槽和两条竖直凹槽，一条斜凹槽的末端与另一条斜凹槽的首端各通过一条竖 直凹槽连接；还包括两个对称固定于相应侧导柱(5)上的与中心圆柱凸轮(3)的凹槽配合 的凸起杆；还包括两个铰接于上盖板(2)和底座(8)之间的折杆机构，每个折杆机构包括一根 一端与上盖板(2)通过第一圆柱销轴(15)铰接的上斜杆(4)、一根一端与底座(8)通过第二 圆柱销轴(11)铰接的下斜杆(7)，且上斜杆(4)与下斜杆(7)之间通过第三圆柱销轴(12) 相互铰接；两个折杆机构之间通过水平拉伸弹簧(14)连接。
2.根据权利要求1所述的基于电机驱动的机器人垂直弹跳机构，其特征在于上述 第一圆柱销轴(15)、第二圆柱销轴(11)、第三圆柱销轴(12)上安装有用于铰接定位的卡簧 (13)。
3.根据权利要求1所述的基于电机驱动那个的机器人垂直弹跳机构，其特征在于上 述水平拉伸弹簧(14)安装于两个第三圆柱销轴(12)上。
全文摘要
一种基于电机驱动的机器人垂直弹跳机构，属于弹跳机器人技术领域。其特征在于包括底座(8)、上盖板(2)、中心电机(1)、中心导柱(9)，以及固连于中心电机(1)下端输出轴并通过中心盲孔与中心导柱(9)配合的中心圆柱凸轮(3)，还包括两个对称固定于相应侧导柱(5)上的与中心圆柱凸轮(3)的凹槽配合的凸起杆；还包括两个铰接于上盖板(2)和底座(8)之间的折杆机构。本发明利用中心圆柱凸轮转动时其外表面上的螺旋型凹槽受外力作用会同时向下移动，带动六杆机构发生变形，机构重心下移，同时拉伸弹簧产生内应力，使机器人产生跳跃，结构设计简洁，运动可靠性高。
文档编号B62D57/02GK102050165SQ20101061703
公开日2011年5月11日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者赵东标, 闫华 申请人:南京工程学院, 南京航空航天大学