一种基于能量啮合转换的跳跃机器人弹跳机构的制作方法

本发明属于机器人领域，涉及一种弹跳机构，尤其涉及一种基于能量啮合转换的跳跃机器人弹跳机构。

背景技术：

跳跃机器人作为智能机器人发展的重要组成部分，具有机动性能强、移动速度快、越障能力强等优点，在抢险救灾、军事侦查、森林防护、外星探索、反恐防爆等不适合人类作业的领域具有良好的应用前景。

弹跳机构是决定跳跃机器人性能优劣的最基本要素，按照构建方法的不同，主要分为两类。一类是仿生弹跳机构，即从自然界生物的跳跃动作中获得启发并进行仿造，如机械蟋蟀、机械跳蚤等。众所周知，生物体的每一个运动功能都是在骨骼、肌肉、神经系统等多因素作用下实现的，其能量转换效率高达100％，而现有的仿生弹跳机构大多为刚性结构，与生物的生理特性存在较大差异，因此其能量转化效率和爆发力都无法与生物的真实肌肉系统相媲美。另一类是弹力弹跳机构，即利用简单机构(如弹簧2351)产生弹力的弹跳机构。目前，在现有的弹力弹跳机构中，当线性弹簧2351尚未完全弹开，即弹性势能尚未完全转化为动能时，机构已经提前开始离开地面，造成能量转换效率低。另外，电机最大输出转矩取决于弹簧最大限度压缩时的弹力，因此电机输出转矩无需达到最大值，即电机利用率低。综上可知，上述两种弹跳机构存在的共性问题之一是能量转换效率低的问题。因此，提高弹跳机构能量转换效率，实现能量的高效存储、释放和必要的缓冲作用，对于提高跳跃性能、缓解落地冲击具有重要的理论和现实意义，也是机器人领域亟需解决的关键技术之一。

技术实现要素：

本发明提供一种基于能量啮合转换的跳跃机器人弹跳机构，以克服现有技术的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种基于能量啮合转换的跳跃机器人弹跳机构，包括主体支架和能量转换机构；能量转换机构包括驱动电机、传动单元和两组能量转换弹跳单元；驱动电机固定在主体支架内；两个能量转换弹跳单元分别位于主体支架外的两侧；能量转换弹跳单元包括主动非圆齿轮、从动非圆齿轮、圆齿轮、齿条、弹性组件和脚掌；从动非圆齿轮与主动非圆齿轮啮合；圆齿轮与从动非圆齿轮同轴设置，并随其同步转动；齿条呈倒u形，具有两个直线段和上端的弧形段，齿条的下端固定在脚掌上；圆齿轮与齿条啮合；弹性组件的下端设置在脚掌上，弹性组件包括弹簧；驱动电机通过传动单元驱动两个能量转换弹跳单元的主动非圆齿轮转动，主动非圆齿轮转动带动从动非圆齿轮转动，圆齿轮随从动非圆齿轮转动、并在齿条的一个直线段上向下转动，弹性组件的上端和主体支架随之下移，弹簧被拉伸，储存弹性能量。

进一步，本发明提供一种基于能量啮合转换的跳跃机器人弹跳机构，还可以具有这样的特征：其中，主动非圆齿轮的齿轮节曲线，按顺时针方向，由主动增速段、主动等速段和主动减速段三段曲线依次首尾顺滑相接构成；按顺时针方向，主动增速段为渐缩曲线，主动等速段为等半径曲线，主动减速段为渐扩曲线；从动非圆齿轮的齿轮节曲线，按顺时针方向，由从动减速段、从动等速段和从动增速段三段曲线依次首尾顺滑相接构成；按顺时针方向，从动减速段为渐扩曲线，从动等速段为等半径曲线，从动增速段为渐缩曲线。

进一步，本发明提供一种基于能量啮合转换的跳跃机器人弹跳机构，还可以具有这样的特征：其中，弹性组件的弹簧储存弹性能量后，进入起跳阶段，驱动电机反向运转，弹簧收缩释放能量，弹性组件的上端随之上移，从而带动圆齿轮在齿条上向上转动，从动非圆齿轮随之同步转动，在该过程中，从动非圆齿轮的从动增速段与主动非圆齿轮的主动减速段啮合，从动非圆齿轮和主动非圆齿轮做增速传动；弹跳机构腾空后，圆齿轮继续在齿条上转动，从动非圆齿轮的从动等速段与主动非圆齿轮的主动等速段啮合，从动非圆齿轮和主动非圆齿轮做等速传动；当圆齿轮转动至齿条的另一个直线段时，圆齿轮沿该直线段向下转动，弹性组件的上端随之下移，弹簧被再次拉伸，储存弹性能量，弹跳机构在空中收腿，在收腿和着陆时，从动非圆齿轮的从动减速段与主动非圆齿轮的主动增速段啮合，从动非圆齿轮和主动非圆齿轮做减速传动。

进一步，本发明提供一种基于能量啮合转换的跳跃机器人弹跳机构，还可以具有这样的特征：还包括转向机构；转向机构包括转向舵机、转向齿轮轴、两个转向齿轮和两个转向盘；转向舵机固定在主体支架内；转向齿轮轴的中部设于主体支架内，两端穿过主体支架的侧面；两个转向齿轮分别位于主体支架外的两侧，固定安装在转向齿轮轴的两端；两个转向盘分别位于主体支架外的两侧、转向齿轮的后方；每个转向盘位于主体支架侧面与该侧相应的主动非圆齿轮之间，转向盘与主体支架的侧面转动连接，转向盘的前盘缘具有齿；转向齿轮与和其同侧的转向盘的前盘缘啮合；转向舵机运转，使转向齿轮轴转动，带动转向齿轮在转向盘的前盘缘上转动，主体支架随转向齿轮、绕其与转向盘的转动连接处为中心，进行俯仰转动。

进一步，本发明提供一种基于能量啮合转换的跳跃机器人弹跳机构，还可以具有这样的特征：其中，弹性组件还包括第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆；第一连杆和第二连杆的上端均铰接在转向盘的外侧面，第二连杆位于第一连杆的前侧；第三连杆的上端与第一连杆的下端铰接，下端与脚掌铰接；第四连杆的上端与第二连杆的下端铰接，下端与第三连杆的非端点处铰接；弹簧的一端与第一连杆和第三连杆的铰接处连接，另一端与第二连杆和第四连杆的铰接处连接；转向盘下移时，第一连杆和第二连杆的上端随之下移，第二连杆和第四连杆的铰接处、与第一连杆和第三连杆的铰接处分别向前后方向移动，弹簧被拉伸；弹簧释放能量时，第二连杆和第四连杆的铰接处、与第一连杆和第三连杆的铰接处分别向二者之间的方向移动，第一连杆和第二连杆的上端上移，转向盘随之上移。

进一步，本发明提供一种基于能量啮合转换的跳跃机器人弹跳机构，还可以具有这样的特征：其中，能量转换弹跳单元还包括若干根竖直设置、沿前后方向排列的导轨，导轨的底端固定在脚掌内；转向盘的下盘缘具有若干个导轨孔，与导轨的数量相等，并一一对应；导轨的顶端插入相应的导轨孔中，转向盘可沿导轨上下移动。

进一步，本发明提供一种基于能量啮合转换的跳跃机器人弹跳机构，还可以具有这样的特征：其中，传动单元包括二级齿轮轴；二级齿轮轴沿左右方向设置，中部位于主体支架内，位于转向齿轮轴的后方，两端均依次穿过主体支架的侧壁和转向盘；两个能量转换弹跳单元的主动非圆齿轮固定安装在二级齿轮轴的两个端部，随之转动；圆齿轮在齿条上转动时，带动从动非圆齿轮上下移动，从动非圆齿轮带动主动非圆齿轮上下移动，二级齿轮轴随主动非圆齿轮上下移动，并带动转向盘和主体支架上下移动。

进一步，本发明提供一种基于能量啮合转换的跳跃机器人弹跳机构，还可以具有这样的特征：其中，传动单元还包括一级齿轮轴、两个二级输入圆齿轮和两个二级输出圆齿轮；一级齿轮轴沿左右方向设置在主体支架内，位于二级齿轮轴与转向齿轮轴之间；两个二级输入圆齿轮分别固定安装在一级齿轮轴的两端，随之转动；两个二级输出圆齿轮位于主体支架内、固定安装在二级齿轮轴上，分别与两个二级输入圆齿轮相对应、并啮合；一级齿轮轴转动，两个二级输入圆齿轮和随之转动，并带动两个二级输出圆齿轮转动，二级齿轮轴随二级输出圆齿轮转动；传动单元还包括一级输入锥齿轮和一级输出锥齿轮；驱动电机的电机输出轴沿前后方向设置；一级输入锥齿轮与驱动电机的电机输出轴固定连接；一级输出锥齿轮固定安装在一级齿轮轴上，与一级输入锥齿轮啮合；驱动电机驱动一级输出锥齿轮转动，一级输出锥齿轮带动一级输出锥齿轮转动，一级齿轮轴随一级输出锥齿轮转动；二级输出圆齿轮的半径大于二级输入圆齿轮的半径。

进一步，本发明提供一种基于能量啮合转换的跳跃机器人弹跳机构，还可以具有这样的特征：其中，能量转换弹跳单元还包括三级齿轮轴；从动非圆齿轮和圆齿轮分别固定安装在三级齿轮轴的两端，通过三级齿轮轴同步转动；能量转换弹跳单元还包括系杆，系杆的一端套在三级齿轮轴上，位于从动非圆齿轮和圆齿轮之间，系杆的另一端套在二级齿轮轴的端部，主动非圆齿轮的外侧。

进一步，本发明提供一种基于能量啮合转换的跳跃机器人弹跳机构，还可以具有这样的特征：其中，转向机构还包括转向输入锥齿轮和转向输出锥齿轮；转向舵机的舵机输出轴沿前后方向设置；转向输入锥齿轮与转向舵机的舵机输出轴固定连接；转向输出锥齿轮固定安装在转向齿轮轴上，且与转向输入锥齿轮啮合；转向舵机驱动转向输入锥齿轮转动，转向输入锥齿轮带动转向输出锥齿轮转动，转向齿轮轴随转向输出锥齿轮转动。

进一步，本发明提供一种基于能量啮合转换的跳跃机器人弹跳机构，还可以具有这样的特征：其中，主动非圆齿轮的转动中心，位于齿条的竖直中心线所对应的位置处。

进一步，本发明提供一种基于能量啮合转换的跳跃机器人弹跳机构，还可以具有这样的特征：还包括尾杆机构；尾杆机构包括尾杆和俯仰尾杆单元；俯仰尾杆单元包括俯仰尾杆舵机、尾杆轴和尾杆安装体；俯仰尾杆舵机固定在主体支架内；尾杆轴沿左右方向设置在主体支架内；尾杆安装体中空，固定安装在尾杆轴上；主体支架的后板具有尾杆活动孔；尾杆的一端插入在尾杆安装体内，另一端从尾杆活动孔向后穿出；俯仰尾杆舵机运转，使尾杆轴转动，带动尾杆安装体转动，尾杆随之做俯仰运动；俯仰尾杆单元还包括俯仰尾杆输入齿轮和俯仰尾杆输出齿轮；俯仰尾杆舵机的舵机输出轴沿左右方向设置；俯仰尾杆输入齿轮与俯仰尾杆舵机的舵机输出轴固定连接；俯仰尾杆输出齿轮固定安装在尾杆轴上；俯仰尾杆舵机驱动俯仰尾杆输入齿轮转动，俯仰尾杆输入齿轮带动俯仰尾杆输出齿轮转动，尾杆轴随俯仰尾杆输出齿轮转动；俯仰尾杆输出齿轮的半径大于俯仰尾杆输入齿轮的半径。

进一步，本发明提供一种基于能量啮合转换的跳跃机器人弹跳机构，还可以具有这样的特征：其中，尾杆安装体呈半圆柱体形，由前侧的半圆弧板、左右两侧的两个半圆板和后侧的平板相接构成；平板具有尾杆插入孔，尾杆的前端从尾杆插入孔插入尾杆安装体；尾杆机构还包括左右尾杆单元；左右尾杆单元包括左右尾杆舵机、左右尾杆输入锥齿轮和左右尾杆输出锥齿轮；左右尾杆舵机的底面固定在尾杆安装体内的半圆弧板上；左右尾杆输入锥齿轮与左右尾杆舵机的舵机输出轴固定连接；左右尾杆输出锥齿轮固定在尾杆的前端，并与左右尾杆输入锥齿轮啮合；左右尾杆舵机驱动左右尾杆输入锥齿轮转动，在尾杆插入孔的限制下，左右尾杆输入锥齿轮带动左右尾杆输出锥齿轮转动，尾杆随左右尾杆输出锥齿轮的转动而左右摆动。

本发明的有益效果在于：本发明提供一种基于能量啮合转换的跳跃机器人弹跳机构，利用具有特殊运动规律的非圆齿轮的啮合，依次实现增速起跳、等速、最后再减速收腿着陆的弹跳过程，非圆齿轮的增速传动可以使弹簧能量高效释放；减速收腿着陆时，非圆齿轮的减速传动，并结合向下的缓冲力，可以使弹簧有效存储能量。通过控制能量的有效存储和释放，进而控制弹簧的线性动力与非线性递增的弹跳动力之间的转换，提高电机与弹簧的能量转换效率，解决目前跳跃机器人能量转换效率低、电机利用率低的问题，提高机器人弹跳性能。

附图说明

图1是基于能量啮合转换的跳跃机器人弹跳机构的立体结构示意图；

图2是转向机构的结构示意图；

图3是基于能量啮合转换的跳跃机器人弹跳机构的右视结构示意图；

图4是基于能量啮合转换的跳跃机器人弹跳机构的俯视结构示意图；

图5是主动非圆齿轮和从动非圆齿轮的右视结构示意图；

图6a是主动非圆齿轮的齿轮节曲线示意图；

图6b是从动非圆齿轮的齿轮节曲线示意图；

图7是俯仰尾杆单元的结构示意图；

图8是左右尾杆单元的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图来说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明提供一种基于能量啮合转换的跳跃机器人弹跳机构，包括主体支架1、能量转换机构和姿态调整机构，其中，姿态调整机构包括转向机构和尾杆机构。

如图1-5所示，主体支架1中空。

转向机构包括转向舵机31、转向齿轮轴32、转向输入锥齿轮33、转向输出锥齿轮34、两个转向齿轮35和两个转向盘36。

转向舵机31固定在主体支架1内。转向舵机31的舵机输出轴沿前后方向设置。转向齿轮轴32的中部设于主体支架1内，两端穿过主体支架1的侧面。转向输入锥齿轮33与转向舵机31的舵机输出轴固定连接。转向输出锥齿轮34固定安装在转向齿轮轴32上，且与转向输入锥齿轮33啮合。两个转向齿轮35分别位于主体支架1外的两侧，固定安装在转向齿轮轴32的两端。两个转向盘36分别位于主体支架1外的两侧、转向齿轮35的后方。转向盘36与主体支架1的侧面转动连接，转向盘36的前盘缘具有齿。转向齿轮35与和其同侧的转向盘36的前盘缘啮合。

转向舵机31运转，即转向舵机31驱动转向输入锥齿轮33转动，转向输入锥齿轮33带动转向输出锥齿轮34转动，转向齿轮轴32随转向输出锥齿轮34转动。转向齿轮轴32转动，带动转向齿轮35在转向盘36的前盘缘上转动，主体支架1随转向齿轮35、绕其与转向盘36的转动连接处为中心，进行俯仰转动。

能量转换机构包括驱动电机21、传动单元和两组能量转换弹跳单元。

驱动电机21固定在主体支架1内。驱动电机21的电机输出轴沿前后方向设置。

传动单元包括一级齿轮轴221、一级输入锥齿轮222、一级输出锥齿轮223、二级齿轮轴224、两个二级输入圆齿轮225和两个二级输出圆齿轮226。

一级齿轮轴221沿左右方向设置在主体支架1内，位于转向齿轮轴32的后方。一级输入锥齿轮222与驱动电机21的电机输出轴固定连接。一级输出锥齿轮223固定安装在一级齿轮轴221上，与一级输入锥齿轮222啮合。

二级齿轮轴224沿左右方向设置，中部位于主体支架1内，位于一级齿轮轴221的后方。二级齿轮轴224的两端均依次穿过主体支架1的侧壁和转向盘36。其中，转向盘36通过二级齿轮轴224与主体支架1转动连接。

两个二级输入圆齿轮225分别固定安装在一级齿轮轴221的两端，随之转动。两个二级输出圆齿轮226位于主体支架1内、固定安装在二级齿轮轴224上，分别与两个二级输入圆齿轮225相对应、并啮合。其中，二级输出圆齿轮226的半径大于二级输入圆齿轮225的半径。

驱动电机21驱动一级输出锥齿轮223转动，一级输出锥齿轮223带动一级输出锥齿轮223转动，一级齿轮轴221随一级输出锥齿轮223转动。一级齿轮轴221转动，两个二级输入圆齿轮225和随之转动，并带动两个二级输出圆齿轮226转动，二级齿轮轴224随二级输出圆齿轮226转动。

两个能量转换弹跳单元分别位于主体支架1外的两侧。

能量转换弹跳单元包括主动非圆齿轮231、从动非圆齿轮232、圆齿轮233、齿条234、弹性组件、脚掌236和两根导轨237。

两个能量转换弹跳单元的主动非圆齿轮231固定安装在二级齿轮轴224的两个端部，随之转动。

同一个能量转换弹跳单元中，从动非圆齿轮232与主动非圆齿轮231啮合。主动非圆齿轮231和从动非圆齿轮232所在的平面位于同侧的转向盘36的外侧，即每个转向盘36位于主体支架1侧面与该侧相应的主动非圆齿轮231之间。

圆齿轮233与从动非圆齿轮232同轴设置，并随其同步转动。

具体的，能量转换弹跳单元还包括三级齿轮轴238和系杆239。从动非圆齿轮232和圆齿轮233分别固定安装在三级齿轮轴238的两端，通过三级齿轮轴238同步转动。系杆239的一端套在三级齿轮轴238上，位于从动非圆齿轮232和圆齿轮233之间，系杆239的另一端套在二级齿轮轴224的端部，主动非圆齿轮231的外侧，从而使主动非圆齿轮231与从动非圆齿轮232始终啮合、传动。

齿条234呈倒u形，具有两个直线段和上端的弧形段，齿条234的下端固定在脚掌236上。圆齿轮233与齿条234啮合。

其中，主动非圆齿轮231的转动中心，位于齿条234的竖直中心线所对应的位置处。

弹性组件的下端设置在脚掌236上，弹性组件包括弹簧2351。

弹性组件还包括第一连杆2352、第二连杆2353、第三连杆2354和第四连杆2355。第一连杆2352和第二连杆2353的上端均铰接在转向盘36的外侧面，第二连杆2353位于第一连杆2352的前侧。第三连杆2354的上端与第一连杆2352的下端铰接，下端与脚掌236铰接。第四连杆2355的上端与第二连杆2353的下端铰接，下端与第三连杆2354的非端点处铰接。弹簧2351的一端与第一连杆2352和第三连杆2354的铰接处连接，另一端与第二连杆2353和第四连杆2355的铰接处连接。

其中，第四连杆2355的下端与第三连杆2354的距离其下端三分之一长度处铰接，以形成脚腕关节，以利于弹跳。脚掌236内的前侧固定有两个平行、且沿前后方向设置的铰接安装板2361。第三连杆2354的下端铰接在两个铰接安装之间的前端。

两根导轨237竖直设置、沿前后方向排列，导轨237的底端固定在脚掌236内。转向盘36的下盘缘具有两个导轨孔，与导轨237的数量相等，并一一对应。导轨237的顶端插入相应的导轨孔中，转向盘36可沿导轨237上下移动。

驱动电机21通过传动单元驱动主体支架1两侧的两个能量转换弹跳单元的主动非圆齿轮231转动，主动非圆齿轮231转动带动从动非圆齿轮232转动，圆齿轮233随从动非圆齿轮232转动、并在齿条234的一个直线段上向下转动，弹性组件的上端和主体支架1随之下移，弹簧2351被拉伸，储存弹性能量。

具体的，圆齿轮233在齿条234上转动时，带动从动非圆齿轮232上下移动，从动非圆齿轮232带动主动非圆齿轮231上下移动，二级齿轮轴224随主动非圆齿轮231上下移动，并带动转向盘36和主体支架1上下移动。

转向盘36下移时，第一连杆2352和第二连杆2353的上端随之下移，第二连杆2353和第四连杆2355的铰接处、与第一连杆2352和第三连杆2354的铰接处分别向前后方向移动，弹簧2351被拉伸。当弹簧2351释放能量时，第二连杆2353和第四连杆2355的铰接处、与第一连杆2352和第三连杆2354的铰接处分别向二者之间的方向移动，第一连杆2352和第二连杆2353上移，转向盘36随之上移。

如图6a所示，主动非圆齿轮231的齿轮节曲线，按顺时针方向，由主动增速段231a、主动等速段231b和主动减速段231c三段曲线依次首尾顺滑相接构成。按顺时针方向，主动增速段231a为渐缩曲线，主动等速段231b为等半径曲线，主动减速段231c为渐扩曲线。其中，渐缩曲线指，沿顺时针方向，该段曲线上的各点至齿轮转动中心a的距离逐渐缩小。等半径曲线指，该段曲线上的各点至齿轮转动中心的距离相等。渐扩曲线指，沿顺时针方向，该段曲线上的各点至齿轮转动中心的距离逐渐缩大。

如图6b所示，从动非圆齿轮232的齿轮节曲线，按顺时针方向，由从动减速段232a、从动等速段232b和从动增速段232c三段曲线依次首尾顺滑相接构成。按顺时针方向，从动减速段232a为渐扩曲线，从动等速段232b为等半径曲线，从动增速段232c为渐缩曲线。

弹性组件的弹簧2351储存弹性能量后，进入起跳阶段，驱动电机21反向运转，弹簧2351收缩释放能量，释放时，弹性组件的上端随之上移，即第一连杆2352和第二连杆2353的上端上移，转向盘36和主体支架1随之上移，从而带动圆齿轮233在齿条234上向上转动，从动非圆齿轮232随之同步转动，在该过程中，从动非圆齿轮232的从动增速段232c与主动非圆齿轮231的主动减速段231c啮合，由于从动非圆齿轮232和主动非圆齿轮231的啮合具有特殊的运动规律，从动非圆齿轮232和主动非圆齿轮231做增速传动。加快弹簧2351能量的释放，在释放完能量的瞬间，从动非圆齿轮232和主动非圆齿轮231完成增速传动。从动非圆齿轮232和主动非圆齿轮231的增速传动可以加快弹簧2351能量的释放，使弹跳机构尽量在离开地面前，释放完弹簧2351的全部储存能量，从而使弹性势能全部转换为动能。

弹跳机构腾空后，圆齿轮233继续在齿条234上转动，从动非圆齿轮232的从动等速段232b与主动非圆齿轮231的主动等速段231b啮合，从动非圆齿轮232和主动非圆齿轮231做等速传动。此时，圆齿轮233啮合于齿条234上端的弧形段。

当圆齿轮233转动至齿条234的另一个直线段时，圆齿轮233沿该直线段向下转动，转向盘36和主体支架1随之下移，从而使弹性组件的上端、即第一连杆2352和第二连杆2353的上端随之下移，弹簧2351被再次拉伸，储存弹性能量，弹跳机构在空中收腿，在收腿和着陆时，从动非圆齿轮232的从动减速段232a与主动非圆齿轮231的主动增速段231a啮合，从动非圆齿轮232和主动非圆齿轮231做减速传动。同时，弹跳机构在着陆时的向下冲击力可以进一步拉伸弹簧2351，使之有效储存能量。

如图7和8所示，尾杆机构包括尾杆41、俯仰尾杆单元和左右尾杆单元。

俯仰尾杆单元包括俯仰尾杆舵机421、尾杆轴422、俯仰尾杆输入齿轮423、俯仰尾杆输出齿轮424和尾杆安装体425。

俯仰尾杆舵机421固定在主体支架1内，位于二级齿轮轴224的下方。俯仰尾杆舵机421的舵机输出轴沿左右方向设置。

尾杆轴422沿左右方向设置在主体支架1内。俯仰尾杆输入齿轮423与俯仰尾杆舵机421的舵机输出轴固定连接。俯仰尾杆输出齿轮424固定安装在尾杆轴422上。其中，俯仰尾杆输出齿轮424的半径大于俯仰尾杆输入齿轮423的半径。

尾杆安装体425中空，固定安装在尾杆轴422上。

尾杆安装体425呈半圆柱体形，由前侧的半圆弧板4251、左右两侧的两个半圆板4252和后侧的平板4253相接构成。平板4253具有尾杆插入孔4254。

主体支架1的后板具有尾杆活动孔。尾杆41的一端从尾杆插入孔4254插入在尾杆安装体425内，另一端从尾杆活动孔向后穿出。

俯仰尾杆舵机421运转，俯仰尾杆舵机421驱动俯仰尾杆输入齿轮423转动，俯仰尾杆输入齿轮423带动俯仰尾杆输出齿轮424转动，尾杆轴422随俯仰尾杆输出齿轮424转动。尾杆轴422转动，带动尾杆安装体425转动，尾杆41随之做俯仰运动。

左右尾杆单元包括左右尾杆舵机431、左右尾杆输入锥齿轮432和左右尾杆输出锥齿轮433。

左右尾杆舵机431的底面固定在尾杆安装体425内的半圆弧板4251上。左右尾杆输入锥齿轮432与左右尾杆舵机431的舵机输出轴固定连接。左右尾杆输出锥齿轮433固定在尾杆41的前端，并与左右尾杆输入锥齿轮432啮合。

左右尾杆舵机431驱动左右尾杆输入锥齿轮432转动，在尾杆插入孔4254的限制下，左右尾杆输入锥齿轮432带动左右尾杆输出锥齿轮433转动，尾杆41随左右尾杆输出锥齿轮433的转动而左右摆动。

本发明提供的一种基于能量啮合转换的跳跃机器人弹跳机构具体的工作过程为：首先，将弹跳机器人放在工作环境中。

然后，通过控制系统控制能量转换机构的驱动电机21运转，驱动电机21带动电机输出轴上的一级输入锥齿轮222转动，一级输入锥齿轮222带动一级输出锥齿轮223转动，通过一级齿轮轴221带动二级输入圆齿轮225转动，二级输入圆齿轮225带动二级输出圆齿轮226转动，通过二级齿轮轴224带动主动非圆齿轮231转动，主动非圆齿轮231与从动非圆齿轮232相啮合，从而使三级齿轮轴238带动圆齿轮233转动，因此，圆齿轮233在齿条234上向下转动，同时，二级齿轮轴224带动主体支架1和转向盘36沿导轨237向下滑动，弹簧2351拉伸储存弹性能量。

当需要进行姿态调整时，控制系统控制转向机构的转向舵机31运转，转向舵机31带动电机输出轴上的转向输入锥齿轮33转动，转向输入锥齿轮33带动转向输出锥齿轮34转动，通过转向齿轮轴32带动转向齿轮3转动，转向齿轮3带动转向盘36转动，从而调整弹跳角度。另外，控制系统控制尾杆机构的俯仰尾杆舵机421和左右尾杆舵机431运转，俯仰尾杆舵机421带动电机输出轴上的俯仰尾杆输入齿轮423转动，俯仰尾杆输入齿轮423带动俯仰尾杆输出齿轮424转动，通过尾杆轴422带动尾杆安装体425上下摆动，尾杆安装体425带动尾杆41上下摆动，左右尾杆舵机431带动电机输出轴上的左右尾杆输入锥齿轮432转动，左右尾杆输入锥齿轮432带动左右尾杆输出锥齿轮433转动，左右尾杆输出锥齿轮433带动尾杆41左右摆动，从而调整机器人弹跳姿态。

当机器人姿态调整完成，通过控制系统使能量转换机构的驱动电机21反转，同时，各级齿轮反转，弹簧2351收缩瞬间释放弹性能量，机器人开始起跳。

主动非圆齿轮231和从动非圆齿轮232在机器人起跳阶段做增速传动，可以加快弹簧2351能量的释放，在弹簧2351释放完能量的瞬间，主动非圆齿轮231和从动非圆齿轮232完成增速传动，机器人腾空后，主动非圆齿轮231和从动非圆齿轮232做等速传动，在空中收腿并着陆时，主动非圆齿轮231和从动非圆齿轮232做减速传动，拉伸弹簧2351，存储能量，在着陆后如果要重新开始下一个周期则进入准备阶段，否则跳跃过程结束。

其中，转向机构的转向舵机31和尾杆机构的俯仰尾杆舵机421、左右尾杆舵机431，三个舵机与驱动电机21之间的转动不是同步的，即当驱动电机21转动时，转向舵机31、俯仰尾杆舵机421和左右尾杆舵机431均停止运行，同样地，当转向舵机31、俯仰尾杆舵机421和左右尾杆舵机431运行时驱动电机21停止运行，也就是说主体支架1的姿态调整(通过转向机构和尾杆机构的调整)和跳跃不是同步进行的。