一种仿生青蛙电动机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种跳跃型机器人，特别是涉及一种仿生青蛙电动机器人，属于探测类机械设备技术领域。
【背景技术】
[0002]野外环境中的探测与救援活动，强度大，环境危险系数大，使用机器人技术代替人力是一个很好的发展方向，仿生机器人又是其中的热门方向，跳跃式机器人面对障碍复杂的野外环境很有优势；而青蛙跳跃具有爆发性强、距离远的特点，能够轻松越过障碍，并且具有很好的环境适应性。其生物体结构和行为方式合理、灵活、高效。基于对青蛙生物特征和跳跃运动机理的分析，对于复杂的结构进行简化，提出了一种面向跳跃运动的机构模型，并进行仿生青蛙的设计。青蛙前肢简化为一个主动肩关节和一个被动肘关节，从而实现其着陆支撑缓冲和姿态调整的功能。后肢采用四杆机构作为腿部主体，并增加脚掌以保证其稳定性。后肢通过电机控制实现跳跃动作，具有较大的可行性，后肢五杆机构具有与青蛙跳跃时相识的力学规律，从而实现很好的跳跃功能。我们设计的仿生青蛙，运用了跳跃的运动方式，能够适应不同地表，实现跨越沟渠和障碍，可在室外复杂环境中运动，具有良好的应用前景。
[0003]现有的一般的仿生青蛙，其驱动跳跃的发力机构一般是直接驱动后腿，本机构则是通过仿青蛙机构躯干上的蓄能弹簧来驱动后腿机构以实现，结构较新颖。
【发明内容】
[0004]为了解决上述问题，本发明采取的技术方案为:一种仿生青蛙电动机器人，包括后腿跳跃机构、前腿减震机构、传动机构、滑块机构和躯干支架组成，其特征在于:所述的后腿跳跃机构通过销钉与滑块机构的前后腿连接块相连接，销钉轴线与滑块机构中的滑块运动方向相垂直；后腿摇杆一通过销钉与躯干支架的后腿连接块相连，销钉中心轴线与滑块机构中的滑块运动方向垂直；所述的前腿机构通过销钉与躯干支架的前腿连接块相连，销钉的轴线与滑块机构中的滑块移动方向垂直；前腿机构通过销钉和躯干支架的前后腿连接块相连，销钉的轴线与滑块机构中的滑块移动方向垂直；所述的传动机构为二级减速装置，第一级为锥齿轮减速，第二级为直齿圆柱齿轮减速，高速轴和低速轴均通过轴承座固定在躯干支架的躯干侧板上，齿条通过紧定螺栓固定在滑块横梁上，齿条长度方向上与滑块机构中的滑块横梁垂直；所述滑块机构的两个滑块对称地分别布置在左右滑杆上，滑块中心孔轴线与滑杆轴线共线，蓄能弹簧套在滑杆上置于滑块和前腿固定块之间。
[0005]所述的后腿跳跃机构包括后腿脚掌、脚掌连接杆、后腿摇杆三、后腿连杆、后腿摇杆一、后腿减震器、后腿摇杆二，所述的后腿脚掌通过销钉与脚掌连接杆相连接；所述的脚掌连接杆通过销钉与后腿连杆连接；所述的后腿摇杆三通过销钉与后腿摇杆一相连接，通过销钉与后腿连杆相连接，通过销钉与前后腿连接块连接；所述的后腿连杆通过销钉与后腿摇杆二相连接；所述的后腿摇杆一通过销钉与躯干支架的后腿连接块相连接；所述的后腿减震器通过销钉与后腿脚掌连接，通过套环与后腿连杆相连接。
[0006]所述的前腿减震机构包括:前腿脚掌、弹簧式缓冲器内管、弹簧式缓冲器外管、前腿短连杆、前腿长连杆，所述的前腿脚掌通过销钉与弹簧式缓冲器内管相连接，通过销钉与前腿短连杆相连接；所述的弹簧式缓冲器外管通过销钉与前腿短连杆相连接；所述的前腿短连杆通过销钉与躯干支架的前腿固定块相连接；所述的前腿长连杆通过销钉与前腿短连杆相连接，通过销钉与前后腿连接块连接。
[0007]所述的传动机构包括:伺服电机、高速锥齿轮、低速锥齿轮、高速圆柱齿轮、低速圆柱齿轮、不完全齿轮、齿条、高速轴、低速轴，所述的传动机构为二级减速装置，第一级为锥齿轮减速，第二级为直齿圆柱齿轮减速；所述的伺服电机通过螺栓固定在电机座上；所述的高速锥齿轮通过键与伺服电机的电机轴相连；所述的低速锥齿轮通过键与高速轴相连接，高速锥齿轮中心轴线与低速锥齿轮的中心轴线相互垂直；所述的高速圆柱齿轮通过键与高速轴连接；所述的低速圆柱齿轮通过键与低速轴连接，高速圆柱齿轮中心轴线和低速圆柱齿轮的中心轴线相互平行，高速圆柱齿轮端面与低速圆柱齿轮端面在一个平面上；所述的不完全齿轮通过键固定在低速轴上；所述的齿条则通过紧定螺栓固定在滑块横梁上且与不完全齿轮轴线方向相垂直；所述的高速轴通过轴承座固定在躯干支架的躯干侧板上；所述的低速轴通过轴承座固定在躯干支架的躯干侧板上。
[0008]所述的滑块机构包括:滑块、滑块横梁、弹簧、前后连接块，所述的滑块通过其自身的中心孔套在滑杆上，滑块移动方向与滑杆的中心轴线相重合；所述的滑块横梁通过螺栓与两侧的滑块相连接；所述的弹簧套在滑杆上；所述的前后腿连接块通过螺栓与滑块固定，通过销钉与前腿长连杆连接，通过销钉与后腿摇杆三相连接。
[0009]所述的躯干支架包括:前腿上横梁、前腿下横梁、后腿上横梁、后腿下横梁、前腿固定块、后腿固定块、滑杆、肖U腿连接块、后腿连接块、肖U连接板、后连接板、电机座、轴承座、躯干侧板、躯干侧板连接块，所述的前腿上横梁通过螺栓与前腿固定块相连接；所述的前腿下横梁通过螺栓与前腿固定块和前腿连接块相连接，通过螺栓与前连接板相连接；所述的后腿上横梁过螺栓与后腿固定块相连接；所述的后腿下横梁通过螺栓与后腿固定块和后腿连接块相连接，通过螺栓和后连接板相连；所述的滑杆两端分别插在前腿固定块和后腿固定块的圆柱型孔槽里；所述的躯干侧板通过螺栓与前连接板相连接，通过螺栓与后连接板相连接；所述的电机座通过螺栓与躯干侧板连接块连接；所述的轴承座通过螺栓与躯干侧板连接。
[0010]进一步的，所述的后腿减震器可通过螺杆自由的调整后腿跳跃结构的仰角。
[0011]进一步的，所述的弹簧应与前腿固定块和滑块采用勾孔连接配合安装。
[0012]由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下优点:(1)本发明通过采用跳跃的运动方式，使其能够适应不同地表，实现跨越沟渠和障碍，可在室外复杂环境中运动，具有良好的应用前景；(2)现有的一般的仿生青蛙，其驱动跳跃的发力机构一般是直接驱动，本发明则是通过仿青蛙躯干支架上的蓄能弹簧来驱动后腿机构。
【附图说明】
[0013]图1为本发明的三维立体结构示意图。
[0014]图2为本发明另一角度的三维立体结构示意图。
[0015]图3为本发明中后腿减震器的三维立体结构示意图。
[0016]图4为本发明中后腿固定块的三维立体结构示意图。
[0017]图5为本发明中滑块的三维立体结构示意图。
[0018]图中:1_弹簧式缓冲器外管；2_弹簧式缓冲器内管；3_前腿脚掌；4_前腿短连杆；5_前腿长连杆；6_后腿脚掌；7_脚掌连接杆；8_后腿减震器；9_后腿摇杆三；10_前后腿连接块；11-后腿连杆；12-后腿摇杆二 ； 13-后腿连接块；14-后腿摇杆一 ；15-后腿上横梁；16-后腿下横梁；17-后腿固定块；18-伺服电机；19_电机座；20_滑杆；21_滑块横梁；22_滑块；23_轴承座；24_低速圆柱齿轮；25_低速轴；26_蓄能弹簧；27_前腿上横梁；28-前腿固定块；29_前腿连接块；30_齿条；31_前腿下横梁；32_不完全齿轮；33_躯干侧板；34_高速锥齿轮；35_低速锥齿轮；36_高速圆柱齿轮；37_躯干侧板连接块；38_躯干侧板固定座；39_高速轴。
【具体实施方式】
[0019]下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0020]如图1、图2、图3、图4、图5所示，一种仿生青蛙电动机器人，包括后腿跳跃机构、前腿减震机构、传动机构、滑块机构和躯干支架。后腿机构通过销钉与滑块机构的前后腿连接块10相连接，以实现前腿和后退的联动动作，销钉轴线与滑块机构中的滑块运动方向相垂直。后腿摇杆一 14通过销钉与躯干支架的后腿连接块13相连，销钉中心轴线与滑块机构中的滑块运动方向垂直。前腿机构通过销钉与躯干支架的前腿连接块29相连，销钉的轴线与滑块22移动方向垂直，前腿机构通过销钉和躯干支架的前后腿连接块10相连，以实现前腿和后退的联动动作，销钉的轴线与滑块22移动方向垂直。传动机构为二级减速装置，第一级为锥齿轮减速，第二级为直齿圆柱齿轮减速，高速轴39和低速轴25均通过轴承座23固定在躯干支架的躯干侧板33上，齿条30通过紧定螺栓固定在滑块横梁21上，齿条30长度方向上与滑块横梁21垂直，从而使齿条30能和不完全齿轮32实现间歇配合。滑块机构的两个滑块22对称地分别布置在左右滑杆20上，滑块22中心孔轴线与滑杆20轴线共线，蓄能弹簧26套在滑杆20上置于滑块22和前腿固定块28之间，从而使前腿减震机构和后腿跳跃机构配合完成跳跃动作。
[0021]后腿跳跃机构包括:后腿脚掌6、脚掌连接杆7、后腿摇杆三9、后腿连杆11、后腿摇杆一 14、后腿减震器(8)、后腿摇杆二 12。后腿脚掌6通过销钉与脚掌连接杆7相连接。脚掌连接杆7通过销钉与后腿连杆11连接，后腿连杆11可以以销钉为中心进行旋转。后腿摇杆三9通过销钉与后腿摇杆一 14相连接，通过销钉与后腿连杆11相连接，通过销钉与前后腿连接块10连接，后腿摇杆三9的摆动带动后腿跳跃机构的上下左右运动，同时也和前腿减震机构形成联动。后腿连杆11通过销钉与后腿摇杆二 12相连接，限定了后腿跳跃机构的跳跃幅度和起跳蓄力的大小。后腿摇杆一 14通过销钉与躯干支架的后腿连接块13相连接。后腿减震器8通过销钉与后腿脚掌6连接，通过套环803与后腿连杆11相连接，用于调节后腿的仰角且缓冲跳跃带来的震动。
[0022]前腿减震机构包括:前腿脚掌3、弹簧式缓冲器内管2、弹簧式缓冲器外管1、前腿短连杆4、前腿长连杆5。前腿脚掌3通过销钉与弹簧式缓冲器内管2相连接，通过销钉与前腿短连杆4相连接，用于实现前腿减震机构的摆动。弹簧式缓冲器外管1通过销钉与前腿短连杆4相连接，起到前腿起跳和着地的过程中的减震作用。前腿短连杆4通过销钉与躯干支架的前腿固定块28相连接。前腿长连杆5通过销钉与前腿短连杆4相连接，通过销钉与前后腿连接块10连接，用于前后腿的联动。
[0023]传动机构包括:伺服电机18、高速锥齿轮34、低速锥齿轮35、高速圆柱齿轮36、低速圆柱齿轮24、不完全齿轮32、齿条30、高速轴39、低速轴25，传动机构为二级减速装置，第一