用于弹跳机器人的运动姿态调节装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械学、机器人技术、弹跳机器人，特别涉及一种适应复杂环境运动的微型弹跳机器人的运动调整机构。
【背景技术】
[0002]室外复杂环境中机器人的运动一直是一个研宄热点，微型弹跳机器人相比于同尺寸的轮式机器人和履带式机器人，具有更强大的越障能力，可以作为无线传感器网络节点，越上高于自身数倍的障碍物，或跳进狭窄凹坑进行探测任务，可用于军事侦查、危险环境探测、灾后搜救等领域。
[0003]可弹跳高于自身数倍的弹跳机器人目前还不能实现稳定着陆，落地后往往处于摔倒姿态，在下次起跳前需要能够实现自复位、航向调节，以及弹跳高度和距离调节，以便克服不同高度的障碍物。专利CN201210003779.3提出一种微型弹跳机器人的单电机驱动自复位、起跳方向和起跳角度调节机构；其自复位机构是基于折叠式工作方式，只适用于平坦路面，在草地等具有微小障碍物情况下会失效；其起跳方向调节采用离散式调节方式，同样只适用于平坦且较光滑路面，微小障碍物的阻挡可能导致机器人再次跌倒，并且起跳方向是一步步离散调节，意味着其方向调节不够精细；其起跳角度调节采用质心调节法，可以实现该机器人弹跳高度和距离调节，但调节范围不大，调节效果有限。在复杂非平坦路面环境中，对于此类微型弹跳机器人如何采用最少数量的驱动电机和机构，实现稳定自复位和航向调节，以及弹跳高度和距离调节是一个难点。
【发明内容】
[0004]发明目的本发明的目的是针对微小型弹跳机器人在复杂非平坦路面环境中倾倒、航向调节、以及克服不同障碍物的困难，提出一种具有自复位、航向调节、弹跳高度和距离可调的用于弹跳机器人的运动姿态调节装置，提高这类微小型弹跳机器人的适用性。
[0005]技术方案本发明的技术方案为:
一种用于弹跳机器人的运动姿态调节装置，包括大腿、大腿辅助腿以及小腿，所述大腿铰接在所述小腿的第一位置，所述大腿辅助腿铰接在所述小腿的第二位置，其特征在于:还包括一丝杆驱动机构，用于调节所述大腿和大腿辅助腿之间的夹角或同步调节所述第一位置和第二位置在所述小腿上的位置，以及一连接在所述小腿第二位置上，具有沿垂直于所述大腿和大腿辅助腿所在平面的平面内做摆动的用于复位的杆腿。
[0006]所述丝杆驱动机构设置在所述小腿上并通过调整所述第一位置和第二位置之间的距离来调节所述大腿和大腿辅助腿之间夹角。
[0007]在所述小腿的第一位置设置有第一连接件，在所述小腿的第二位置设置有第二连接件，所述大腿铰接在所述第一连接件上，所述大腿辅助腿铰接在所述第二连接件上，所述小腿为两根平行的丝杆，所述丝杆驱动机构包括该丝杆、驱动电机以及相互啮合的齿轮副，所述齿轮副中一个齿轮连接在所述驱动电机输出轴上，所述齿轮副中另一个齿轮固定在所述丝杆上，所述驱动电机安装在所述第一连接件和第二连接件之一上，所述第一连接件和第二连接件之一在所述驱动电机转动时相对于所述丝杆静止无轴向移动，所述第一连接件和第二连接件中另一在所述驱动电机转动时相对于所述丝杆轴向移动，在所述第二连接件上设置有一转轴，所述杆腿固定在该转轴上。
[0008]在所述转轴上还设置有一单向轴承，在该单向轴承的外圈固定有一滚轮，该滚轮的端面凸出于所述第一连接件和第二连接件形成的支撑面。
[0009]所述丝杆驱动机构设置在所述大腿辅助腿上并通过调整所述大腿辅助腿的长度来调节所述大腿和大腿辅助腿之间夹角。
[0010]所述丝杆驱动机构设置在所述大腿辅助腿上并通过调整所述大腿辅助腿的长度来调节所述大腿和大腿辅助腿之间夹角。
[0011]所述大腿辅助腿包括上辅助腿和下辅助腿，所述丝杆驱动机构包括丝杆、驱动电机以及相互啮合的齿轮副，所述驱动电机固定在所述上辅助腿上，所述丝杆上端转动的设置在所述上辅助腿内，所述齿轮副中一个齿轮连接在所述驱动电机输出轴上，所述齿轮副中另一个齿轮固定在所述丝杆上，在所述下辅助腿内设置有内螺纹孔，所述丝杆下端连接在所述下辅助腿的内螺纹孔内，在所述第二连接件上设置有一转轴，所述杆腿固定在该转轴上。
[0012]在所述转轴上还设置有一单向轴承，在该单向轴承的外圈固定有一滚轮，该滚轮的端面凸出于所述第一连接件和第二连接件形成的支撑面。
[0013]所述小腿包括足以及转动的连接在该足上的两根丝杆，所述丝杆机构由该丝杆以及位于所述第一位置的第一连接件、第二位置的第二连接件、驱动电机以及相互啮合的齿轮副构成，所述驱动电机固定在第一连接件上，所述齿轮副中一个齿轮连接在所述驱动电机输出轴上，所述齿轮副中另一个齿轮固定在所述丝杆上，所述足与所述两根丝杆形成螺纹副，所述第一连接件与所述丝杆形成转动副，所述第二连接件与所述丝杆形成转动副，在所述第二连接件上设置有一转轴，所述杆腿固定在该转轴上。
[0014]在所述转轴上还设置有一单向轴承，在该单向轴承的外圈固定有一滚轮，该滚轮的端面凸出于所述第一连接件和第二连接件形成的支撑面。
[0015]本发明的运动姿态调节装置，包括基于结构参数的弹跳高度和距离调节机构，通过这些机构的协作，可以显著提高这类微型弹跳机器人的实用性。
[0016]采用本发明的技术方案将有以下的有益效果:
(I)本发明在第二连接件上安装有沿垂直于所述大腿和大腿辅助腿所在平面的平面内做摆动的用于复位的杆腿，通过单根杆腿的摆动角度调节即可实现弹跳机器人的展开式自复位，结构简单实用，展开式自复位机构的优点是其可以在崎岖非平坦路面环境中完成自复位，不会受到草丛等障碍物的勾绊而失效，此外本机构通过单向轴承的有效解耦，实现了单个电机同时可以驱动连续式航向调节和展开式自复位，因此本机构能够显著增强该弹跳机器人在崎岖非平坦路面环境中运动的适用性。
[0017](2)本发明通过主动调节小腿上两个连接件将小腿分成的两段的长度，或者主动调节大腿辅助腿的长度，都可以调节该微型弹跳机器人的弹跳高度和距离，相比于在小腿上进行调节的方案，调节大腿辅助退的优点是只需要一个驱动电机，可以有效减小机器人质量，提高弹跳运动性能。相比于调节机器人质心位置的质心调节法，基于机器人身体部分结构长度调节的这种结构参数法的优点是调节灵活性好调节范围大，使得该弹跳机器人在面对不同高度和距离的障碍物时，可以调节其弹跳高度和距离从而越过障碍物，因此本发明机构可以增强该类弹跳机器人的适用性。
【附图说明】
[0018]图1为本发明机体结构组成示意图；
图2为本发明机体的机架结构示意图；
图3为本发明弹跳机构组成示意图；
图4为本发明展开式自复位与航向调整结构示意图；
图5为本发明展开式自复位过程示意图；
图6为本发明航向调整过程示意图；
图7为本发明弹跳距离和高度调节方案一机构示意图；
图8为本发明具有弹跳距离和高度调节方案一的机器人结构示意图；
图9为本发明实施例的弹跳距离和高度调节方案二机构示意图；
图10为本发明具有弹跳距离和高度调节方案二的机器人结构示意图；
图11为本发明实施例的弹跳距离和高度调节方案三机构示意图；
图12为本发明具有弹跳距离和高度调节方案三的机器人结构示意图；
图13为本发明实施例的弹跳距离和高度调节方案四机构示意