一種對稱離心力動力單腿跳躍機器的製作方法
2023-05-19 06:45:56 1
專利名稱：一種對稱離心力動力單腿跳躍機器的製作方法
技術領域：
本發明涉及機器人技術領域，尤其涉及一種對稱離心力動力單腿跳躍機器。同時，該發明可應用於健身器材領域，特別是自動彈跳杆。
背景技術：
在跳躍機器人領域，美國在該領域的研究比較成熟。麻省理工學院的Raibert團隊在研究Big Dog軍用機器人之前，首先對跳躍機器人進行了深入研究，其團隊所設計發明出的單腿多維穩定連續跳躍的機器人也代表了目前跳躍機器人領域的最高水平。但目前國內在該領域的研究尚不是特別充分
發明內容
本發明要解決的技術問題單腿跳躍機器人的連續穩定跳躍會不斷損失能量，因此需要一種合適的動力輸入裝置提供動力，根據其跳躍特點，該動力輸入應在其跳躍的豎直方向並且不影響機器人本身跳躍時的平衡；機器人的跳躍需要連貫，每次起跳都需要足夠的能量的瞬時釋放，並且又不能對機械結構造成太大的衝擊，能量的瞬時釋放與避免衝擊難以同時實現，當機械結構複雜的時候，要實現連續的跳躍的時候會增大控制及調節的難度。為了解決以上問題，本發明實施例公開了一種對稱離心力動力單腿跳躍機器，包括提供動力的電機模組和質量塊組、支撐板和儲存能量的彈簧腿套筒，所述支撐板為軸對稱體，質量塊組包含偶數個質量塊，質量塊以支撐板對稱軸軸對稱分布，所述質量塊組和電機模組通過傳動軸連接，電機模組帶動支撐板對稱軸兩側的質量塊朝相反方向旋轉，產生的離心力在豎直方向分力疊加、水平方向分力抵消，所述電機組固定在支撐板一側，彈簧腿套筒固定在支撐板另一側。進一步，作為一種優選，電機模組為同一電機通過齒輪換向帶輪傳動實現對稱反向轉動。進一步，作為一種優選，電機模組包括電機、電機板、聯軸器、第一軸、第二軸、第三軸、第四軸、第一齒輪、第二齒輪、第一帶輪、第二帶輪、第三帶輪、第四帶輪、八個軸承、八個軸承座，所述電機通過螺栓固定在電機板上，電機板固定在支撐板上，第一軸、第二軸分別與支撐板中間的四個軸承座上的軸承構成轉動副，第三軸、第四軸分別與支撐板兩端的四個軸承座上的軸承構成轉動副，第三軸、第四軸兩端分別通過螺釘固定一個質量塊，電機通過聯軸器帶動第一軸轉動，第一軸通過鍵帶動第一齒輪和第一帶輪轉動，第一帶輪通過帶傳動帶動第二帶輪轉動，第二帶輪通過鍵連接帶動第三軸上的質量塊轉動，第一齒輪嚙合第二齒輪傳動，第二齒輪通過鍵帶動第二軸轉動，第二軸帶動第三帶輪轉動，第三帶輪通過帶傳動帶動第四帶輪轉動，第四帶輪通過鍵連接帶動第四軸上的質量塊轉動，第一齒輪和第二齒輪齒數相同，傳動比為I，四個帶輪直徑相同，通過齒輪實現變向。進一步，作為一種優選，電機模組為兩套獨立的離心動力質量塊通過傳動系統實現兩側對稱反向轉動。進一步，作為一種優選，動力源為電機。進一步，作為一種優選，質量塊組為4個質量塊。進一步，作為一種優選，質量塊為圓柱體。進一步，作為一種優選，質量塊為偏心輪。進一步，作為一種優選，質量塊為長杆。進一步，作為一種優選，彈簧腿套筒包括腿外筒、腿內筒、彈簧、開口銷，腿外筒通
過上部板與支撐板連接，腿外筒開有銷孔，腿內筒開有通槽，開口銷穿過銷孔和通槽，三者構成滑動副，腿外筒內部有一彈簧固定在上部板。本發明所涉及的單腿對稱離心力動力跳躍機器人克服了離心力的水平分力造成的機械整體不穩定，整體上看是對稱的、單腿著地的，採用簡單的機械結構的組合，利用彈簧儲能，增加了跳躍時的穩定性和柔性，質量分布均勻，單跳躍相對穩定，連續跳躍容易控制，腿外筒和腿內筒的套筒式移動副導向性好，增加穩定性，帶輪的傳動有效吸收了每次跳躍時的衝擊與震動，避免了跳躍誤差的積累，降低了控制的難度，結構簡單。
當結合附圖考慮時，通過參照下面的詳細描述，能夠更完整更好地理解本發明以及容易得知其中許多伴隨的優點，但此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定，其中圖I對稱離心力動力單腿跳躍機器人實施例的整體三維圖。圖2腿部的透視圖。圖3腿外筒與支撐板連接局部示意圖。圖4質量塊與軸的連接局部示意圖。
具體實施例方式為使上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。一種對稱離心力動力單腿跳躍機器，包括提供動力的電機模組和質量塊組、支撐板D和儲存能量的彈簧腿套筒，所述支撐板D為軸對稱體，質量塊組包含偶數個質量塊A7，質量塊A7以支撐板D對稱軸軸對稱分布，所述質量塊組和電機模組通過傳動軸連接，電機模組帶動支撐板D對稱軸兩側的質量塊A7朝相反方向旋轉，產生的離心力在豎直方向分力疊加、水平方向分力抵消，所述電機組固定在支撐板D—側，彈簧腿套筒固定在支撐板D另一側。實施例一種對稱離心力動力單腿跳躍機器人，包括提供動力的上部電機模組和四個質量塊A7主體、支撐板D和下部儲存能量的彈簧腿套筒，電機模組包括電機BI、電機板B2、聯軸器B4、第一軸B9、第二軸B10、第三軸B12、第四軸Al、第一帶輪B8、第二帶輪B11、第三帶輪B6、第四帶輪A2、第一齒輪B5、第二齒輪B7、八個軸承A4、八個軸承座A3、螺栓A5，所述電機BI通過螺栓固定在電機板B2上，電機板B2固定在支撐板D上，第二帶輪Bll通過鍵連接與第三軸B12固定，第四帶輪A2通過鍵連接與第四軸Al固定，第三軸B12、第四軸Al分別與質量塊A7連杆A6過盈緊固，第一軸B9、第二軸BlO分別與支撐板D中部的四個軸承座B3上的軸承A4構成轉動副，第三軸B12、第四軸A2分別與支撐板D兩端的四個軸承座A3上的軸承A4構成轉動副,所述電機BI通過聯軸器帶動第一軸B9轉動,第一軸B9通過鍵帶動第一帶輪B8和第一齒輪B5轉動，第一帶輪B8通過帶傳動帶動第二帶輪Bll轉動，第二帶輪Bll又帶動第三軸B12上的質量塊A7轉動，第一齒輪B5嚙合第二齒輪B7傳動，第二齒B7輪通過鍵帶動第二軸BlO轉動，第二軸BlO帶動第三帶輪B6轉動，第三帶輪B6通過帶傳動帶動第四帶輪A2轉動，第四帶輪A2又帶動第四軸Al上的質量塊A7轉動，第一齒輪B5和第二齒輪B7齒數相同，傳動比為1，四個帶輪直徑相同，通過齒輪的變向。如圖2，腿外筒C3開有銷孔C6，腿內筒C5開有通槽C4，銷C2穿過銷孔C6和通槽C4，三者構成滑動副，腿外筒內部有一彈簧Cl固定在上部板E和腿內筒C5之間。
如附圖3，腿外筒C3通過上部板E與支撐板D連接，上部板E用六角螺栓Fl與支撐板緊固。如圖4,質量塊A7連杆A6與軸Al過盈緊固,質量塊A7中心開有孔a,孔a與連杆A6的下端長軸部分通過螺紋緊固。所述的質量塊A7均完全相同。具體工作過程一種對稱離心力動力單腿跳躍機器，腿外筒C3和腿內筒C5通過銷釘C2、銷孔C6和通槽C4聯結構成套筒移動副，組成機器人的腿部，上部主體由支撐板D支撐，電機BI通過聯軸器B4帶動軸第一軸B9轉動，第一軸B9通過鍵帶動第一帶輪B8和第一齒輪B5轉動，第一帶輪B8通過帶傳動帶動第二帶輪BI I轉動，第二帶輪Bll又帶動軸上的質量塊A7轉動，第一齒輪B5嚙合第二齒輪B7傳動，第二齒輪B7通過鍵帶動第二軸BlO轉動，第二軸BlO帶動第三帶輪B6轉動，第三帶輪B6通過帶傳動帶動第四軸上的質量塊A7轉動，第一齒輪B5和第二齒輪B7齒數相同，傳動比為I，四個帶輪直徑相同，通過齒輪的變向，運動傳到兩側質量塊時其轉動方向相反，從而實現豎直方向分力的疊加和水平分力的抵消。腿部離地實施當上部支撐板D向下運動壓縮腿外筒C3時，腿外筒C3上的銷釘C2離開腿內筒C5上通槽C4的頂部，向下運動，彈簧壓縮完畢時開始返程向上運動，上部板E帶動腿外筒C3，腿外筒C3帶動銷釘C2向上運動，銷釘C2運動至通槽C4頂部時將帶動腿內筒C5向上運動，腿內筒C5遂離地，實現跳躍。雖然以上描述了本發明的具體實施方式
，但是本領域的技術人員應當理解，這些具體實施方式
僅是舉例說明，本領域的技術人員在不脫離本發明的原理和實質的情況下，可以對上述方法和系統的細節進行各種省略、替換和改變。例如，合併上述方法步驟，從而按照實質相同的方法執行實質相同的功能以實現實質相同的結果則屬於本發明的範圍。因此，本發明的範圍僅由所附權利要求書限定。
權利要求
1.一種對稱離心力動力單腿跳躍機器，其特徵在於，包括提供動力的電機模組和質量塊組、支撐板和儲存能量的彈簧腿套筒，所述支撐板為軸對稱體，質量塊組包含偶數個質量塊，質量塊以支撐板對稱軸軸對稱分布，所述質量塊組和電機模組通過傳動軸連接，電機模組帶動支撐板對稱軸兩側的質量塊朝相反方向旋轉，產生的離心力在豎直方向分力疊加、水平方向分力抵消，所述電機組固定在支撐板一側，彈簧腿套筒固定在支撐板另一側。
2.根據權利要求I所述的對稱離心力動力單腿跳躍機器，其特徵在於，所述電機模組為同一電機通過齒輪換向帶輪傳動實現對稱反向轉動。
3.根據權利要求2所述的對稱離心力動力單腿跳躍機器，其特徵在於，所述電機模組包括電機、電機板、聯軸器、第一軸、第二軸、第三軸、第四軸、第一齒輪、第二齒輪、第一帶輪、第二帶輪、第三帶輪、第四帶輪、八個軸承、八個軸承座，所述電機通過螺栓固定在電機板上，電機板固定在支撐板上，第一軸、第二軸分別與支撐板中間的四個軸承座上的軸承構成轉動副，第三軸、第四軸分別與支撐板兩端的四個軸承座上的軸承構成轉動副，第三軸、第四軸兩端分別通過過盈配合固定一個質量塊，電機通過聯軸器帶動第一軸轉動，第一軸通過鍵帶動第一齒輪和第一帶輪轉動，第一帶輪通過帶傳動帶動第二帶輪轉動，第二帶輪通過鍵連接帶動第三軸上的質量塊轉動，第一齒輪嚙合第二齒輪傳動，第二齒輪通過鍵帶動第二軸轉動，第二軸帶動第三帶輪轉動，第三帶輪通過帶傳動帶動第四帶輪轉動，第四帶輪通過鍵連接帶動第四軸上的質量塊轉動，第一齒輪和第二齒輪齒數相同，傳動比為1，四個帶輪直徑相同，通過齒輪實現變向。
4.根據權利要求I所述的對稱離心力動力單腿跳躍機器，其特徵在於，所述電機模組為兩套獨立的離心動力質量塊通過傳動系統實現兩側對稱反向轉動。
5.根據權利要求4所述的對稱離心力動力單腿跳躍機器，其特徵在於，所述動力源為電機。
6.根據權利要求I所述的對稱離心力動力單腿跳躍機器，其特徵在於，所述質量塊組 為4個質量塊。
7.根據權利要求I至6任意一項所述的對稱離心力動力單腿跳躍機器，其特徵在於，所述質量塊為偏心輪。
8.根據權利要求I至6任意一項所述的對稱離心力動力單腿跳躍機器，其特徵在於，所述彈簧腿套筒包括腿外筒、腿內筒、彈簧、開口銷，腿外筒通過上部板與支撐板連接，腿外筒開有銷孔，腿內筒開有通槽，開口銷穿過銷孔和通槽，三者構成滑動副，腿外筒內部有一彈簧固定在上部板。
全文摘要
本發明提供了一種對稱離心力動力單腿跳躍機器，包括提供動力的電機模組和質量塊組、支撐板和儲存能量的彈簧腿套筒，所述支撐板為軸對稱體，質量塊組包含偶數個質量塊，質量塊以支撐板對稱軸軸對稱分布，所述質量塊組和電機模組通過傳動軸連接，電機模組帶動支撐板對稱軸兩側的質量塊朝相反方向旋轉，產生的離心力在豎直方向分力疊加、水平方向分力抵消，所述電機組固定在支撐板一側，彈簧腿套筒固定在支撐板另一側。本發明具有跳躍穩定、控制簡單等特點。
文檔編號B62D57/032GK102815349SQ20121030068
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月22日 優先權日2012年8月22日
發明者張秀麗, 谷小旭, 鄭思凱, 鄒超平, 傅餘, 甄慧 申請人:北京交通大學