仿生青蛙跳跃机器人前腿机构

摘要

本发明提供的是一种仿生青蛙跳跃机器人前腿机构。包括机座，腿部通过轴连接机座，在机座上面安装有2部空压机、2部电磁阀，每部空压机与电磁阀的一端通过导气管连接，电磁阀的另一端通过导气管与设置于机座下面的波纹管的一端连接，波纹管的另一端与设置在腿部上的波纹管固定板连接、并且与两部电磁阀连接的波纹管分别连接于波纹管固定板的两侧，机座下面设置有限定波纹管位置的滑槽。本发明通过电磁阀开闭、空压机对波纹管进行打气和抽气来控制机器人腿部起跳阶段的角度调节和落地阶段冲击力的缓冲。

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种用于仿生青蛙跳跃机器人前腿机构。

背景技术

现有的对跳跃机器人进行的研究主要集中在起跳阶段部分，对落地阶段缓冲涉及的较少，所设计的机构也以跳跃机构多见。哈尔滨工业大学研究的仿蛙跳跃机器人将前腿简化为被动弹簧片式，用于落地缓冲(Biological Characteristics Analysis and Mechanical Jumping Leg Design for Frog Robot，Jie Zhao，Meng Wang，Xizhe Zang，and Hegao Cai.C.Xiong et al.(Eds.)：ICIRA 2008，Part I，LNAI 5314，pp.1070-1080，2008.)。

青蛙的跳跃过程分为起跳阶段、飞行阶段、落地缓冲阶段。青蛙的前肢较后肢短小，后肢强壮发达，适合于采用跳跃方式进行移动。前肢短小，主要作用是在起跳阶段撑起身体前部，可以调节起跳方向及起跳角度，在落地缓冲阶段缓冲着地产生冲击力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于仿生青蛙跳跃机器人前腿起跳支撑、角度调节和落地缓冲的仿生青蛙跳跃机器人前腿机构。

本发明的目的是这样实现的：

包括机座，腿部通过轴连接机座，在机座上面安装有2部空压机、2部电磁阀，每部空压机与电磁阀的一端通过导气管连接，电磁阀的另一端通过导气管与设置于机座下面的波纹管的一端连接，波纹管的另一端与设置在腿部上的波纹管固定板连接、并且与两部电磁阀连接的波纹管分别连接于波纹管固定板的两侧，机座下面设置有限定波纹管位置的滑槽。

本发明的工作原理是：

起跳阶段，空压机启动、电磁阀打开，为波纹管充气、抽气。通过调节2个独立波纹管内的气量，使波纹管长度改变。波纹管在滑槽内推动腿部绕轴转动，改变腿部和机座间的夹角，从而调节机座与地面的角度，完成起跳阶段的支撑和起跳角度调节。之后空压机、电磁阀关闭。

飞行阶段，空压机启动、电磁阀打开调节波纹管内气量。通过调节波纹管内的气量改变波纹管长度，波纹管在滑槽内推动腿部绕轴转动，改变机器人前腿和机座间的夹角，从而使机器人整体处于有利的落地角度。

落地缓冲阶段，前腿首先触地。从此刻起空压机与电磁阀配合，根据缓冲要求改变波纹管内的气量，使波纹管的刚度处于渐变的过程，抵消落地时产生的冲击力，保证机器人平稳着地。

本发明探索了一种用于跳跃机器人的腿部缓冲调节机构。提供了一种可实现在起跳阶段撑起机器人身体前部，可以调节起跳方向及起跳角度，在落地缓冲阶段缓冲着地产生冲击力的跳跃机器人前腿机构。以空气压缩机、波纹管、电磁阀为主要部件，通过电磁阀开闭、空压机对波纹管进行打气和抽气来控制机器人腿部起跳阶段的角度调节和落地阶段冲击力的缓冲。

附图说明

图1是本发明“仿生青蛙跳跃机器人前腿机构”的原理示意图。

图2是本发明“仿生青蛙跳跃机器人前腿机构”的局部示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1、图2，仿生青蛙跳跃机器人前腿机构的组成包括：机座12、安装于机座12上的2部空压机I 1和II 11、安装于机座12上的2部电磁阀I 4和II 10、连接空压机I 1和II11与电磁阀I 4和II 10的导气管I 3和II 8、连接空压机I 1和II 11与导气管I 3和II 8的接头I 2和II 9、波纹管I 7和II 16、连接电磁阀I 4和II 10与波纹管I 7和II 16的导气管I 5和II 13、连接导气管I 5和II 13与波纹管I 7和II 16的接头I 6和II 14、腿部18、位于腿部18的波纹管固定板17、固定于机座12上的滑槽19、连接机座12和腿部18的轴15。

机座12、安装于机座12上的空压机I 1、安装于机座12上的电磁阀I 4、连接空压机I 1与电磁阀I 4的导气管I 3、连接空压机I 1与导气管I 3的接头I 2、连接电磁阀I 4与波纹管I 7的导气管I 5、波纹管I 7、连接波纹管I 7与导气管I 5接头I 6、波纹管固定板17、腿部18、连接腿部18与机座12的轴15、安装于机座12上的滑槽19组成波纹管缓冲调节机构I。通过空压机I 1正反转和电磁阀I 4的开闭调节波纹管I 7内气量，改变波纹管I 7内的压强，在滑槽19内移动，推动腿部18绕轴15转动。

机座12、安装于机座12上的空压机II 11、安装于机座12上的电磁阀II 10、连接空压机II 11与电磁阀II 10的导气管II 8、连接空压机II 11与导气管II 8的接头II 9、连接电磁阀II 10与波纹管II 16的导气管II 13、波纹管II 16、连接波纹管II 16与导气管II 13接头II 14、波纹管固定板17、腿部18、连接腿部18与机座12的轴15、安装于机座12上的滑槽19组成波纹管缓冲调节机构II。通过空压机II 11正反转和电磁阀II 10的开闭调节波纹管II 16内气量，改变波纹管II 16内的压强，波纹管II 16在滑槽19内移动，推动腿部18绕轴15转动。

波纹管缓冲调节机构I、II推动腿部18绕轴15转动，实现机器人腿部在起跳阶段对整体的角度调节和对落地阶段产生的冲击力缓冲。