一种跳跃机器人

1.本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种跳跃机器人。


背景技术：

2.随着人类对自然界探索的逐步深入，机器人技术已经应用于考古探测、星际探索、军事侦查等工作，工作过程要求机器人来适应非结构化的、未知的工作环境和自主完成各种复杂的、精巧的、高难度的、甚至有危险性的工作任务。这就要求机器人不但体积小且具有强大的越障能力。
3.弹跳作为一种自然界中很常见的运动形式，其具有活动范围广、能量利用率高、环境适应能力强等特点，在机器人技术领域中应用广泛。
4.但目前大部分的跳跃机器人设计仅限于跳跃原理，即实现单独跳跃，跳跃机器人在能量利用方面存在缺陷，同时，跳跃机器人在腾空阶段的旋转现象不能够很好解决，跳跃机器人在空中的姿态不可控。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种跳跃机器人，以解决跳跃机器人在空中姿态不可控的问题。
6.为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.本发明提供一种跳跃机器人，该跳跃机器人包括：
8.机架；
9.弹跳组件，所述弹跳组件设于所述机架，所述弹跳组件的输出端能和地面接触，且能离开地面；
10.蓄能组件，所述蓄能组件设于所述机架，用于驱动所述弹跳组件的输出端离开地面；
11.扑翼组件，所述扑翼组件包括第一机翼、第二机翼和扑翼动力件，所述第一机翼和所述第二机翼分别铰接于所述机架的两侧；所述扑翼动力件设于所述机架，用于驱动所述第一机翼和所述第二机翼摆动。
12.优选地，所述扑翼组件还包括移动件，所述移动件沿竖直方向滑动设于所述机架，所述第一机翼和所述第二机翼分别连接于所述移动件，所述扑翼动力件的输出端和所述移动件传动连接，用于驱动所述移动件沿竖直方向往复运动，并带动所述第一机翼和所述第二机翼上下扑翼。
13.优选地，所述移动件的两侧分别设有沿水平方向延伸的第一水平滑轨和第二水平滑轨，所述第一机翼设有第一滑块，所述第二机翼设有第二滑块，所述第一滑块和所述第二滑块分别能在所述第一水平滑轨和所述第二水平滑轨中滑动。
14.优选地，所述移动件设有第一水平件和第二水平件，所述第一水平件设有第一水平槽和贯通所述第一水平槽的第一水平左限位孔和第二水平左限位孔，所述第二水平件设
有第二水平槽和贯通所述第二水平槽的第一水平右限位孔和第二水平右限位孔；所述第一机翼的一端设有第一水平滑动块，所述第一水平滑动块的两端分别位于所述第一水平左限位孔和所述第二水平左限位孔；所述第二机翼的一端设有第二水平滑动块，所述第二水平滑动块的两端分别于位于所述第一水平右限位孔和所述第二水平右限位孔。
15.优选地，所述机架设有竖直件，所述竖直件设有滑槽以及贯通所述滑槽的第一限位槽和第二限位槽；所述移动件设有第一限位块和第二限位块，所述移动件在所述滑槽中上下滑动，所述第一限位块和所述第二限位块分别在所述第一限位槽和所述第二限位槽中移动。
16.优选地，所述扑翼动力件包括电机，所述扑翼组件还包括偏心件和连杆，所述电机设于所述机架，所述偏心件的一端设于所述电机的输出端，所述连杆的一端与所述移动件铰接，另一端与所述偏心件的另一端铰接。
17.优选地，所述弹跳组件包括第一腿杆、第二腿杆和触地组件，所述第一腿杆和所述第二腿杆的一端沿第一方向间隔铰接于所述机架，所述第一腿杆和所述第二腿杆的另一端沿所述第一方向铰接于所述触地组件。
18.优选地，所述触地组件包括第一触地杆、第二触地杆、第一安装座和第二安装座，所述第一安装座和所述第二安装座分别与所述第一腿杆和所述第二腿杆铰接；所述第一触地杆分别与所述第一安装座和所述第二安装座连接；所述第二触地杆分别与所述第一安装座和所述第二安装座连接。
19.优选地，所述第一触地杆和所述第二触地杆呈夹角设置。
20.优选地，所述蓄能组件包括蓄能动力件、蓄能凸轮和弹性件，所述蓄能动力件设于所述机架，所述蓄能凸轮转动设于所述机架，且和所述蓄能动力件的输出端传动连接，所述弹性件设于所述机架和所述第一腿杆之间，用于使得所述第一腿杆和所述机架之间发生相对转动，所述蓄能凸轮能与第一腿杆抵接，所述蓄能凸轮转动过程中能驱动所述第一腿杆绕自身铰接点发生转动并当所述蓄能凸轮与所述第一腿杆分离时，所述弹性件驱动所述第一腿杆转动。
21.本发明的有益效果为：
22.本发明提供一种跳跃机器人，该跳跃机器人包括机架、弹跳组件、蓄能组件和扑翼组件，其中，弹跳组件设于机架，弹跳组件的输出端能和地面接触，且能离开地面；蓄能组件设于机架，用于驱动弹跳组件的输出端离开地面；扑翼组件包括第一机翼、第二机翼和扑翼动力件，第一机翼和第二机翼分别铰接于机架的两侧；扑翼动力件设于机架，用于驱动第一机翼和第二机翼摆动。借助上述扑翼组件的设置，能实现第一机翼和第二机翼的摆动，进而改变相对机架的位置关系，使得跳跃机器人在跳跃腾空后的整体的重心发生变化，进而实现了空中姿态的调整，实现了更加灵活的跳跃动作。
附图说明
23.图1为本发明实施例中跳跃机器人第一视角的结构示意图；
24.图2为本发明实施例中跳跃机器人第二视角的结构示意图。
25.图中：
26.1、机架；11、竖直件；111、第一限位槽；112、第二限位槽；
27.2、蓄能组件；21、蓄能动力件；22、蓄能凸轮；23、弹性件；24、减速组件；
28.3、弹跳组件；31、第一腿杆；311、支撑杆；32、第二腿杆；33、触地组件；331、第一触地杆；332、第二触地杆；333、第一安装座；334、第二安装座；
29.4、扑翼组件；41、第一机翼；411、第一水平滑动块；42、第二机翼；421、第二水平滑动块；43、扑翼动力件；44、移动件；441、第一水平件；442、第二水平件；45、偏心件；46、连杆；
30.5、电池。
具体实施方式
31.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
35.如图1-2所示，本实施例提供一种跳跃机器人，该跳跃机器人包括机架1、弹跳组件3、蓄能组件2、弹跳组件3和扑翼组件4，其中，弹跳组件3设于机架1，弹跳组件3的输出端能和地面接触，且能离开地面；蓄能组件2设于机架1，用于驱动弹跳组件3的输出端离开地面；扑翼组件4包括第一机翼41、第二机翼42和扑翼动力件43，第一机翼41和第二机翼42分别铰接于机架1的左右两侧；扑翼动力件43设于机架1，用于驱动第一机翼41和第二机翼42摆动。借助上述扑翼组件4的设置，能实现第一机翼41和第二机翼42的摆动，进而改变相对机架1的位置关系，使得跳跃机器人在跳跃腾空后整体的重心发生变化，进而实现了空中姿态的调整，实现了更加灵活的跳跃动作。
36.扑翼动力件43可以驱动相互连动且共同摆动的第一机翼41和第二机翼42，也可以驱动相互独立的第一机翼41和第二机翼42。当第一机翼41和第二机翼42需要独立控制时，可以用一个扑翼动力件43或两个扑翼动力件43，使用一个扑翼动力件43时，可以增加两个
传动机构以分别连接或断开扑翼动力件43与第一机翼41和第一机翼41之间的动力传动。其中，需要说明的是，传动机构可以为变速箱，其具体结构和工作原理为本领域的技术人员所熟知，故在此不再赘述。在本实施例的其他实施方式中，可以采用两个扑翼动力件43分别驱动第一机翼41和第二机翼42。可选地，第一机翼41和第二机翼42均呈片状，在摆动过程可以产生较大的空气压强，使得跳跃机器人的重心发生偏移，进而提高重心的控制能力。进一步地，第一机翼41和第二机翼42在不断摆动过程可以实现跳跃机器人的飞行。
37.本实施例中，为便于理解，就扑翼动力件43控制相互连动的第一机翼41和第二机翼42展开描述。
38.本实施例中，可选地，扑翼组件4还包括移动件44，移动件44沿竖直方向滑动设于机架1，第一机翼41和第二机翼42分别连接于移动件44，扑翼动力件43的输出端和移动件44传动连接，用于驱动移动件44沿竖直方向往复运动，并带动第一机翼41和第二机翼42上下扑翼。该设置使得移动件44的位移变化不会对整个跳跃机器人的重心发生左右的变化造成影响，进而有利于通过第一机翼41和第二机翼42进行控制，以调节重心的偏移。
39.关于移动件44的结构，本实施例中，可选地，移动件44的两侧分别设有沿水平方向延伸的第一水平滑轨和第二水平滑轨，第一机翼41设有第一滑块411，第二机翼42设有第二滑块421，第一滑块411和第二滑块421分别能在第一水平滑轨和第二水平滑轨中滑动。该设置能实现第一机翼41和第二机翼42的上下摆动。当然，可以在第一机翼41和第二机翼42上设置滑轨，在移动件44两侧设置滑块结构。只要能实现两个机翼的摆动即可。在其他实施例中，还可以通过伸缩机翼实现重心的偏移。可选地，第一机翼41和第二机翼42分别连接于两个电动推杆的输出端，能沿水平方向分别向左或向右伸缩。
40.具体地，移动件44设有第一水平件441和第二水平件442，第一水平件441设有第一水平槽和贯通第一水平槽的第一水平左限位孔和第二水平左限位孔，第二水平件442设有第二水平槽和贯通第二水平槽的第一水平右限位孔和第二水平右限位孔；第一机翼41的一端设有第一水平滑动块411，第一水平滑动块411的两端分别位于第一水平左限位孔和第二水平左限位孔；第二机翼42的一端设有第二水平滑动块421，第二水平滑动块421的两端分别于位于第一水平右限位孔和第二水平右限位孔。该设置使得移动件44驱动第一机翼41和第二机翼42时，两侧的驱动力对称，移动件44在移动过程不会发生前后的倾斜导致与机架1卡住。
41.可选地，机架1设有竖直件11，竖直件11设有滑槽以及贯通滑槽的第一限位槽111和第二限位槽112；移动件44设有第一限位块和第二限位块，移动件44在滑槽中上下滑动，第一限位块和第二限位块分别在第一限位槽111和第二限位槽112中移动。上述设置第一限位块和第二限位块设于竖直件11的前后两端，使得竖直件11保持平衡，且避免其中一个限位块发生前后的倾斜和限位槽出现卡住的现象。另外，还能实现对第一限位块和第二限位块的上下极限位置进行限位。
42.其中，扑翼动力件43包括电机，扑翼组件4还包括偏心件45和连杆46，电机设于机架1，偏心件45的一端设于电机的输出端，连杆46的一端与移动件44铰接，另一端与偏心件45的另一端铰接。该设置使得第一机翼41和第二机翼42能够实现迅速摆动的动作。当然，在其他实施例中，扑翼动力件43还可以为电动推杆，电动推杆的设置不会对重心的左右偏移造成影响，提高重心控制的精度。
43.关于弹跳组件3，本实施例中，优选地，弹跳组件3包括第一腿杆31、第二腿杆32和触地组件33，第一腿杆31和第二腿杆32的一端沿第一方向(前后方向)间隔铰接于机架1，第一腿杆31和第二腿杆32的另一端沿第一方向铰接于触地组件33。该设置能实现稳定的弹跳，且第一腿杆31和第二腿杆32形成平行四边形的结构更加牢固。其中，第一腿杆31和第二腿杆32可以为直杆。当然，在其他实施例中，第一腿杆31和第二腿杆32均包括上腿杆和下腿杆，其中上腿杆和下腿杆呈钝角设置且铰接，上腿杆和下腿杆之间设有弹簧，弹簧用于保持上腿杆和下腿杆之间的角度为初始的钝角状态。弹跳机器人落地瞬间，上腿杆和下腿杆之间发生一定角度的转动，弹簧被压缩，然后在弹簧作用下，上腿杆和下腿杆之间的角度恢复初始位置。该设置降低了冲击对第一腿杆31和第二腿杆32的损伤，提高使用寿命。
44.可选地，触地组件33包括第一触地杆331、第二触地杆32、第一安装座333和第二安装座334，第一安装座333和第二安装座334分别与第一腿杆31和第二腿杆32铰接；第一触地杆331分别与第一安装座333和第二安装座334连接；第二触地杆32分别与第一安装座333和第二安装座334连接。其中，第一安装座333设有安装孔，第二安装座334设有螺孔，第一触地杆331穿过安装孔后螺接于螺孔，第二触地杆32的连接方式参照第一触地杆331。该设置通过两个触地杆和地面接触，减少了接触面积，进而能适应更复杂的使用环境。
45.为提高稳定性，本实施例中，优选地，第一触地杆331和第二触地杆32呈夹角设置。进一步地，为提高跳跃瞬间的稳定性，本实施例中，第一触地杆331和第二触地杆32的开口朝前。
46.蓄能组件2包括蓄能动力件21、蓄能凸轮22和弹性件23，蓄能动力件21设于机架1，蓄能凸轮22转动设于机架1，且和蓄能动力件21的输出端传动连接，弹性件23设于机架1和第一腿杆31之间，用于使得第一腿杆31和机架1之间发生相对转动，蓄能凸轮22能与第一腿杆31抵接，蓄能凸轮22转动过程中能驱动第一腿杆31绕自身铰接点发生转动并当蓄能凸轮22与第一腿杆31分离时，在临界点，弹性件23的势能瞬间释放，弹性件23驱动第一腿杆31转动，进而使得跳跃机器人跳起。本实施例中，弹性件23为扭簧，该设置通过弹性件23蓄能，能量利用率高。可选地，第一腿杆31于铰接点的上侧设有支撑杆311，支撑杆311和蓄能凸轮22接触。
47.进一步地，支撑杆311上设有轴承，轴承和蓄能凸轮22接触。减小摩擦，进一步提高能量利用率。
48.可选地，蓄能动力件21可以为电机，优选地，为卧式电机，且通过减速组件24完成力矩的传递。减速组件24包括三组相互啮合的齿轮。由于减速原理为本领域技术人员所熟知，故具体地连接和传动关系不再赘述。
49.本实施例中，可选地，跳跃机器人的电池5设于机架1，电池5用于为蓄能动力件21和扑翼动力件43提供电能。优选地，电池5的位置可调，用于调整跳跃机器人整体的重心。
50.可选地，跳跃机器人还包括控制器、通信模块、陀螺仪传感器、直流电机驱动器构成，直流电机驱动器用于驱动各个电机，该控制器固定于机架1底部挡板外侧，实现跳跃机器人运动过程中控制程序的存储和运行，通信模块固定于机架1底部挡板外侧，用以实现与控制器的通讯和接收来自外部的控制指令，陀螺仪传感器用于感应跳跃机器人的重心位置。
51.可选地，跳跃机器人还包括相机、红外传感器等设备，在障碍物较大或非结构化环
境中进行侦察营救等活动，其中相机和红外传感器均与控制器通讯连接，具体连接方式实现手段为本领域技术人员所熟知，故在此不再赘述。
52.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。