一种具有缓冲性能的仿生蝗虫跳跃机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机器人技术领域，确切地说，是一种具有着陆缓冲性能的仿生蝗虫跳跃机器人，该技术可使得跳跃机器人具有高效的跳跃能力和稳定的着陆缓冲性能，同时该技术也可用于星球着陆器及其他相关特种机器人上。
【背景技术】
[0002]随着人类对未知环境的不断探索，地面移动机器人的工作环境已经从原有简单的结构化工作环境向着未知、复杂、非结构化的工作环境发展，这就要求地面移动机器人具有良好的复杂环境适应性和应对突发情况的能力。目前的地面移动机器人主要包括轮式、履带式和腿式三种。其中，轮式或履带式机器人结构简单，但对于复杂地形的适应能力较差，而腿式机器人越障能力较强，但结构自由度数目多，控制复杂。相比较于上述三种机器人，跳跃机器人具有高效的越障性能和处理突发情况的能力，因此具有极强的环境适应性，在非结构化环境的探测及作业方面具有广阔的应用前景。此外，跳跃机器人在着陆瞬间不可避免的会与地面发生碰撞与冲击，因此机器人极易发生倾覆和侧翻，如果没有良好的缓冲性能，会造成机器人系统故障、结构损坏等一系列问题，从而影响机器人自身的性能。缓冲机构的设计研究可以保证跳跃机器人具有良好的运动性能，具有重要的意义。
[0003]生物经过亿万年的进化，大都具有完美的生理结构和运动特性，是机器人重要的模仿对象。在具有跳跃能力的生物中，蝗虫具有较强的越障能力和良好的着陆缓冲性能，是跳跃机器人重要的被模仿对象之一，北京航空航天大学、东南大学等多所高校都对仿生蝗虫跳跃机器人进行了研究。
[0004]目前对于跳跃机器人的研究，已经取得了一定的成果。申请号为200710072236.6的发明专利“仿生蝗虫跳跃机器人”包括机体、前腿支撑减震机构、后腿起跳机构，具有结构简单、高效的特点，可以实现立即起跳和连续跳跃前进。但前腿减震机构结构过于简单，且自由度数目较少，无法实现复杂地形下的缓冲减震，后腿起跳机构由于自由度数目的限制，与蝗虫的跳跃运动仍然存在一定的差异。申请号为200910237689.9的发明专利“仿蝗虫弹跳翻转机器人”机体的两侧分别安装有前腿跳跃支撑杆和后腿跳跃支撑杆，并在机体一侧安装有翻转装置，能够实现连续跳跃和翻转，且具有能耗低的特点。但是受其结构的限制，跳跃能力有限，且落地缓冲性能不足。申请号为201110030972.1的发明专利“仿蝗虫弹射机理的跳跃机器人”包括机体、与机体前端连接的前腿和与机体后端连接的后腿机构，通过压缩块使压缩装置能够完成自动触发的功能，并在压缩块与后板之间设有弹簧，实现快速释放的功能，但该结构的跳跃和缓冲性能都有待于进一步提尚。针对上述存在的冋题，有必要设计新型的仿生蝗虫跳跃机器人，在具有更高效跳跃性能的同时，具有良好的缓冲性能，能够适应复杂多变的环境。
【发明内容】
[0005]本发明专利针对上述现有技术存在的不足，提供一种具有缓冲性能的仿生蝗虫跳跃机器人，该专利所述内容包括躯干结构、驱动模块、跳跃腿模块、缓冲腿模块，使得机器人具有高效起跳及缓冲功能，可实现可控的跳跃轨迹和良好的跳跃性能，且具有较好的着陆缓冲性能及储能能力，能够更好的适应崎岖及复杂地形。本发明属于一种仿生跳跃机器人，满足非结构化复杂环境的探索、救援等需求。
[0006]—种具有缓冲性能的仿生蝗虫跳跃机器人，其特征在于:包括躯干结构、驱动模块、跳跃腿模块、缓冲腿模块；
[0007]所述躯干结构包括第一躯干连接板、第二躯干连接板、第三躯干连接板、头部连接板和缓冲腿连接板;第一躯干连接板、第二躯干连接板、第三躯干连接板三者之间相互平行且固连，第二躯干连接板置于第一躯干连接板和第三躯干连接板之间；第一躯干连接板与第三躯干连接板结构完全相同且相对于第二躯干连接板安装位置完全对称;头部连接板与第一躯干连接板通过头部连接板第一定位槽与第一躯干连接板第一定位槽之间的定位配合实现固连;头部连接板与第二躯干连接板通过头部连接板第二定位槽与第二躯干连接板第一定位槽之间的定位配合实现固连;头部连接板与第三躯干连接板通过头部连接板第三定位槽与第三躯干连接板第一定位槽之间的定位配合实现固连;缓冲腿连接板与第一躯干连接板通过第一躯干连接板第一凸台实现接触定位，缓冲腿连接板与第三躯干连接板通过第三躯干连接板第一凸台实现接触定位，缓冲腿连接板与第二躯干连接板通过第二躯干连接板第二定位槽实现定位并固连；
[0008]所述第一躯干连接板上开有运动导向槽，用于限制机器人跳跃腿的运动轨迹；
[0009]所述驱动模块包括驱动电机、限位凸轮机构;驱动电机与第二躯干连接板相固连，限位凸轮机构与驱动电机相固连，驱动电机可带动限位凸轮机构实现转动；
[0010]所述跳跃腿模块包括第一跳跃腿分支、第二跳跃腿分支、跳跃腿连接杆；
[0011]所述第一跳跃腿分支包括第一跳跃腿分支第一连杆、第一跳跃腿分支第二连杆、第一跳跃腿分支第三连杆、第一弹簧;第一跳跃腿分支第一连杆第一跳跃腿分支第二连杆相固连，二者之间的相对位置可根据实际情况预先设定;第一跳跃腿分支第三连杆与第一跳跃腿分支第二连杆铰链连接，二者可实现相对转动;第一弹簧一端与第一跳跃腿分支第一连杆相连，另一端与第一跳跃腿分支第三连杆相连，其连接位置可根据需要进行调节；
[0012]所述第一跳跃腿分支与第一躯干连接板铰链连接，二者可实现相对转动；
[0013]所述第二跳跃腿分支与第一跳跃腿分支结构形式及安装方式完全相同；第二跳跃腿分支与第三躯干连接板铰链连接，二者可实现相对转动;第二跳跃腿分支与第一跳跃腿分支相对于第二躯干连接板完全对称；
[0014]所述跳跃腿连接杆一端与第一跳跃腿分支上的第一跳跃腿分支第三连杆固连，另一端与第二跳跃腿分支在相同的位置固连，保证第一跳跃腿分支与第二跳跃腿分支保持运动同步;跳跃腿连接杆只能在运动导向槽内进行运动，限制了机器人起跳时跳跃腿模块的运动轨迹；
[0015]所述缓冲腿模块包括第一缓冲腿分支、第二缓冲腿分支、第三缓冲腿分支和第四缓冲腿分支；
[0016]所述第一缓冲腿分支包括腿部支架、大腿连杆、小腿连杆、第二弹簧、第三弹簧、可伸缩连杆、第四弹簧;腿部支架与躯干结构中的缓冲腿连接板相固连，腿部支架与缓冲腿连接板之间的相对位置可通过改变腿部支架连接孔与缓冲腿连接板固定槽之间的相对位置而改变;大腿连杆与腿部支架铰链连接，二者可实现相对转动;小腿连杆与大腿连杆铰链连接，二者可实现相对转动;可伸缩连杆可实现自由伸缩，其一端与腿部支架铰链连接，另一端与小腿连杆铰链连接;第二弹簧一端与腿部支架相连，另一端与大腿连杆相连，其连接位置可根据需要进行调节，用于限制大腿连杆相对于腿部支架的运动；第三弹簧一端与大腿连杆相连，另一端与小腿连杆相连，其连接位置可根据需要进行调节，用于限制小腿连杆相对于大腿连杆的相对运动;第四弹簧安装在可伸缩连杆中，用于限制可伸缩连杆的伸缩运动；
[0017]所述第二缓冲腿分支、第三缓冲腿分支和第四缓冲腿分支与第一缓冲腿分支结构及安装方式完全相同；
[0018]所述第一弹簧在机器人起跳开始前处于伸长状态，在跳跃结束后处于原长状态；
[0019]当机器人起跳前，跳跃腿连接杆处于运动导向槽内靠近驱动模块一端，且限位凸轮机构限制跳跃腿连接杆的运动；当机器人跳跃结束后，跳跃腿连接杆处于运动导向槽内远离驱动模块一端；
[0020]所述第二弹簧、第三弹簧和第四弹簧在机器