專利名稱：一種對稱離心力動力單腿跳躍機器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種對稱離心力動力單腿跳躍機器。同時，該發(fā)明可應(yīng)用于健身器材領(lǐng)域，特別是自動彈跳桿。
背景技術(shù)：
在跳躍機器人領(lǐng)域，美國在該領(lǐng)域的研究比較成熟。麻省理工學(xué)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(shè)計發(fā)明出的單腿多維穩(wěn)定連續(xù)跳躍的機器人也代表了目前跳躍機器人領(lǐng)域的最高水平。但目前國內(nèi)在該領(lǐng)域的研究尚不是特別充分
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題單腿跳躍機器人的連續(xù)穩(wěn)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(jù)其跳躍特點，該動力輸入應(yīng)在其跳躍的豎直方向并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，并且又不能對機械結(jié)構(gòu)造成太大的沖擊，能量的瞬時釋放與避免沖擊難以同時實現(xiàn)，當(dāng)機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜的時候，要實現(xiàn)連續(xù)的跳躍的時候會增大控制及調(diào)節(jié)的難度。為了解決以上問題，本發(fā)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(zhì)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(zhì)量塊組包含偶數(shù)個質(zhì)量塊，質(zhì)量塊以支撐板對稱軸軸對稱分布，所述質(zhì)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(cè)的質(zhì)量塊朝相反方向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)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(cè)，彈簧腿套筒固定在支撐板另一側(cè)。進一步，作為一種優(yōu)選，電機模組為同一電機通過齒輪換向帶輪傳動實現(xiàn)對稱反向轉(zhuǎn)動。進一步，作為一種優(yōu)選，電機模組包括電機、電機板、聯(lián)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(gòu)成轉(zhuǎn)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(gòu)成轉(zhuǎn)動副，第三軸、第四軸兩端分別通過螺釘固定一個質(zhì)量塊，電機通過聯(lián)軸器帶動第一軸轉(zhuǎn)動，第一軸通過鍵帶動第一齒輪和第一帶輪轉(zhuǎn)動，第一帶輪通過帶傳動帶動第二帶輪轉(zhuǎn)動，第二帶輪通過鍵連接帶動第三軸上的質(zhì)量塊轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動，第二軸帶動第三帶輪轉(zhuǎn)動，第三帶輪通過帶傳動帶動第四帶輪轉(zhuǎn)動，第四帶輪通過鍵連接帶動第四軸上的質(zhì)量塊轉(zhuǎn)動，第一齒輪和第二齒輪齒數(shù)相同，傳動比為I，四個帶輪直徑相同，通過齒輪實現(xiàn)變向。進一步，作為一種優(yōu)選，電機模組為兩套獨立的離心動力質(zhì)量塊通過傳動系統(tǒng)實現(xiàn)兩側(cè)對稱反向轉(zhuǎn)動。進一步，作為一種優(yōu)選，動力源為電機。進一步，作為一種優(yōu)選，質(zhì)量塊組為4個質(zhì)量塊。進一步，作為一種優(yōu)選，質(zhì)量塊為圓柱體。進一步，作為一種優(yōu)選，質(zhì)量塊為偏心輪。進一步，作為一種優(yōu)選，質(zhì)量塊為長桿。進一步，作為一種優(yōu)選，彈簧腿套筒包括腿外筒、腿內(nèi)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(nèi)筒開有通槽，開口銷穿過銷孔和通槽，三者構(gòu)成滑動副，腿外筒內(nèi)部有一彈簧固定在上部板。本發(fā)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(wěn)定，整體上看是對稱的、單腿著地的，采用簡單的機械結(jié)構(gòu)的組合，利用彈簧儲能，增加了跳躍時的穩(wěn)定性和柔性，質(zhì)量分布均勻，單跳躍相對穩(wěn)定，連續(xù)跳躍容易控制，腿外筒和腿內(nèi)筒的套筒式移動副導(dǎo)向性好，增加穩(wěn)定性，帶輪的傳動有效吸收了每次跳躍時的沖擊與震動，避免了跳躍誤差的積累，降低了控制的難度，結(jié)構(gòu)簡單。
當(dāng)結(jié)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(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點，但此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)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(zhì)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、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)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(zhì)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(zhì)量塊組包含偶數(shù)個質(zhì)量塊A7，質(zhì)量塊A7以支撐板D對稱軸軸對稱分布，所述質(zhì)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(cè)的質(zhì)量塊A7朝相反方向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)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(cè)，彈簧腿套筒固定在支撐板D另一側(cè)。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(zhì)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(lián)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(zhì)量塊A7連桿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(gòu)成轉(zhuǎn)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(gòu)成轉(zhuǎn)動副,所述電機BI通過聯(lián)軸器帶動第一軸B9轉(zhuǎn)動,第一軸B9通過鍵帶動第一帶輪B8和第一齒輪B5轉(zhuǎn)動，第一帶輪B8通過帶傳動帶動第二帶輪Bll轉(zhuǎn)動，第二帶輪Bll又帶動第三軸B12上的質(zhì)量塊A7轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動，第二軸BlO帶動第三帶輪B6轉(zhuǎn)動，第三帶輪B6通過帶傳動帶動第四帶輪A2轉(zhuǎn)動，第四帶輪A2又帶動第四軸Al上的質(zhì)量塊A7轉(zhuǎn)動，第一齒輪B5和第二齒輪B7齒數(shù)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(nèi)筒C5開有通槽C4，銷C2穿過銷孔C6和通槽C4，三者構(gòu)成滑動副，腿外筒內(nèi)部有一彈簧Cl固定在上部板E和腿內(nèi)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(zhì)量塊A7連桿A6與軸Al過盈緊固,質(zhì)量塊A7中心開有孔a,孔a與連桿A6的下端長軸部分通過螺紋緊固。所述的質(zhì)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(nèi)筒C5通過銷釘C2、銷孔C6和通槽C4聯(lián)結(jié)構(gòu)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(lián)軸器B4帶動軸第一軸B9轉(zhuǎn)動，第一軸B9通過鍵帶動第一帶輪B8和第一齒輪B5轉(zhuǎn)動，第一帶輪B8通過帶傳動帶動第二帶輪BI I轉(zhuǎn)動，第二帶輪Bll又帶動軸上的質(zhì)量塊A7轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動，第二軸BlO帶動第三帶輪B6轉(zhuǎn)動，第三帶輪B6通過帶傳動帶動第四軸上的質(zhì)量塊A7轉(zhuǎn)動，第一齒輪B5和第二齒輪B7齒數(shù)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(cè)質(zhì)量塊時其轉(zhuǎn)動方向相反，從而實現(xiàn)豎直方向分力的疊加和水平分力的抵消。腿部離地實施當(dāng)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(nèi)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(nèi)筒C5向上運動，腿內(nèi)筒C5遂離地，實現(xiàn)跳躍。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些具體實施方式
僅是舉例說明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和實質(zhì)的情況下，可以對上述方法和系統(tǒng)的細節(jié)進行各種省略、替換和改變。例如，合并上述方法步驟，從而按照實質(zhì)相同的方法執(zhí)行實質(zhì)相同的功能以實現(xiàn)實質(zhì)相同的結(jié)果則屬于本發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種對稱離心力動力單腿跳躍機器，其特征在于，包括提供動力的電機模組和質(zhì)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(zhì)量塊組包含偶數(shù)個質(zhì)量塊，質(zhì)量塊以支撐板對稱軸軸對稱分布，所述質(zhì)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(cè)的質(zhì)量塊朝相反方向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)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(cè)，彈簧腿套筒固定在支撐板另一側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的對稱離心力動力單腿跳躍機器，其特征在于，所述電機模組為同一電機通過齒輪換向帶輪傳動實現(xiàn)對稱反向轉(zhuǎn)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對稱離心力動力單腿跳躍機器，其特征在于，所述電機模組包括電機、電機板、聯(lián)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(gòu)成轉(zhuǎn)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(gòu)成轉(zhuǎn)動副，第三軸、第四軸兩端分別通過過盈配合固定一個質(zhì)量塊，電機通過聯(lián)軸器帶動第一軸轉(zhuǎn)動，第一軸通過鍵帶動第一齒輪和第一帶輪轉(zhuǎn)動，第一帶輪通過帶傳動帶動第二帶輪轉(zhuǎn)動，第二帶輪通過鍵連接帶動第三軸上的質(zhì)量塊轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動，第二軸帶動第三帶輪轉(zhuǎn)動，第三帶輪通過帶傳動帶動第四帶輪轉(zhuǎn)動，第四帶輪通過鍵連接帶動第四軸上的質(zhì)量塊轉(zhuǎn)動，第一齒輪和第二齒輪齒數(shù)相同，傳動比為1，四個帶輪直徑相同，通過齒輪實現(xiàn)變向。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的對稱離心力動力單腿跳躍機器，其特征在于，所述電機模組為兩套獨立的離心動力質(zhì)量塊通過傳動系統(tǒng)實現(xiàn)兩側(cè)對稱反向轉(zhuǎn)動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的對稱離心力動力單腿跳躍機器，其特征在于，所述動力源為電機。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的對稱離心力動力單腿跳躍機器，其特征在于，所述質(zhì)量塊組 為4個質(zhì)量塊。
7.根據(jù)權(quán)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，其特征在于，所述質(zhì)量塊為偏心輪。
8.根據(jù)權(quán)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，其特征在于，所述彈簧腿套筒包括腿外筒、腿內(nèi)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(nèi)筒開有通槽，開口銷穿過銷孔和通槽，三者構(gòu)成滑動副，腿外筒內(nèi)部有一彈簧固定在上部板。
全文摘要
本發(fā)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(zhì)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(zhì)量塊組包含偶數(shù)個質(zhì)量塊，質(zhì)量塊以支撐板對稱軸軸對稱分布，所述質(zhì)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(cè)的質(zhì)量塊朝相反方向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)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(cè)，彈簧腿套筒固定在支撐板另一側(cè)。本發(fā)明具有跳躍穩(wěn)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(yōu)先權(quán)日2012年8月22日
發(fā)明者張秀麗, 谷小旭, 鄭思凱, 鄒超平, 傅余, 甄慧 申請人:北京交通大學(xué)