The invention discloses a non hopping mechanism of circular gear drive based on Fourier transform, the Fourier transform device of noncircular gears with non uniform motion characteristics, combined with better energy storage devices, using mechanical transmission mode to obtain the optimal control of non-uniform potential trajectory, so as to improve the ability to jump; take-off, non Fourier circular gear drive can provide better jump acceleration, leg arc elastic rod along the direction of the release ability of jumping directly, without a spring energy through other way transformation output; landing leg, curved elastic rod and a pressure spring leg to offset the whereabouts of the gravity potential energy storage whereabouts and better.
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及機(jī)器人領(lǐng)域，尤其涉及一種基于傅里葉非圓齒輪驅(qū)動(dòng)的單腿跳躍機(jī)構(gòu)。
技術(shù)介紹
目前，移動(dòng)機(jī)器人主要有多輪或履帶式驅(qū)動(dòng)，仿生爬行或步行等運(yùn)動(dòng)方式，能夠適應(yīng)較復(fù)雜的地形。隨著機(jī)器人應(yīng)用日益廣泛，作業(yè)環(huán)境也越加惡劣，必須具有更強(qiáng)的地形適應(yīng)及自主運(yùn)動(dòng)能力。相對(duì)于普通移動(dòng)機(jī)器人，跳躍機(jī)器人可以輕而易舉地躍過(guò)與自身尺寸大小相當(dāng)或數(shù)倍于自身尺寸的障礙物,更適合復(fù)雜和不可預(yù)測(cè)的環(huán)境，其中以單腿跳躍機(jī)器人的結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)成本低、周期短。跳躍機(jī)構(gòu)是任何一型單腿跳躍機(jī)器人最重要的組成部分，其性能直接影響整個(gè)機(jī)器人的作業(yè)性能和地形適應(yīng)能力。對(duì)于跳躍機(jī)器人，其彈跳能力越強(qiáng)，受外界環(huán)境約束越小，對(duì)外界環(huán)境識(shí)別及控制性能要求也越低。現(xiàn)有提高彈跳性能的主要方法是采用彈性儲(chǔ)能裝置，或者通過(guò)優(yōu)化起跳過(guò)程，提高起跳初速度及加速度。如申請(qǐng)公布號(hào)為CN102874339A的專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種單腿跳躍機(jī)器人，它由身體、大腿和小腿三部分組成，分別通過(guò)髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)連接；膝關(guān)節(jié)通過(guò)大腿鋼絲繩傳動(dòng)，大腿鋼絲繩采用斜面機(jī)構(gòu)和滑塊調(diào)整機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼絲繩張緊程度的調(diào)節(jié)；膝關(guān)節(jié)彎曲時(shí)壓縮彈簧，將重力轉(zhuǎn)化為彈簧的勢(shì)能，為伸展運(yùn)動(dòng)積蓄能量；單腿機(jī)器人足底安裝了力傳感器，用于感知著地信息，足底橡膠墊緩沖了著地的沖擊；該機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能能力差，跳躍能力有限。申請(qǐng)公布號(hào)為CN103264733A的一種動(dòng)力儲(chǔ)能的單腿機(jī)器人原地跳躍機(jī)構(gòu)，機(jī)器人由身體、髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、足底和大小腿五部分組成，身體與大腿、大腿與小腿之間分別通過(guò)髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)連接，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)彈性儲(chǔ)能裝置提高跳躍能力，但儲(chǔ)能能力較弱，只能實(shí)現(xiàn)原地跳躍功...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于傅里葉非圓齒輪驅(qū)動(dòng)的單腿跳躍機(jī)構(gòu)，包括胯部和依次鉸接的髖關(guān)節(jié)、大腿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、膝關(guān)節(jié)以及小腿等；其特征在于，所述胯部固定在髖關(guān)節(jié)上；所述髖關(guān)節(jié)包括傳動(dòng)軸支撐板(10)、髖關(guān)節(jié)中法蘭盤(pán)(11)、髖關(guān)節(jié)從動(dòng)非圓齒輪(12)、髖關(guān)節(jié)軸(13)；所述髖關(guān)節(jié)從動(dòng)非圓齒輪(12)固定套設(shè)在髖關(guān)節(jié)軸(13)上，所述髖關(guān)節(jié)中法蘭盤(pán)(11)支承在髖關(guān)節(jié)軸(13)上，所述傳動(dòng)軸支撐板(10)套設(shè)在髖關(guān)節(jié)軸(13)上，傳動(dòng)軸支撐板(10)與髖關(guān)節(jié)中法蘭盤(pán)(11)固定連接；所述大腿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括右大腿板(7)、左大腿板(8)、膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(15)、右主動(dòng)同步帶輪(16)、右從動(dòng)同步帶輪(17)、右同步帶(18)、右外傳動(dòng)軸(20)、右諧波減速器(21)、右法蘭式軸(22)、膝關(guān)節(jié)主動(dòng)非圓齒輪(23)、中部法蘭盤(pán)(24)、膝關(guān)節(jié)從動(dòng)非圓齒輪(25)、中間軸(27)、中間軸同步帶輪(28)、髖關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(30)、左主動(dòng)同步帶輪(31)、左同步帶(32)、左從動(dòng)同步帶輪(33)、左外傳動(dòng)軸(34)、左諧波減速器(36)、左法蘭式軸(37)、髖關(guān)節(jié)主動(dòng)非圓齒輪(38)、左右大腿板連接桿(41)、彈簧固定套(4...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于傅里葉非圓齒輪驅(qū)動(dòng)的單腿跳躍機(jī)構(gòu)，包括胯部和依次鉸接的髖關(guān)節(jié)、大腿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、膝關(guān)節(jié)以及小腿等；其特征在于，所述胯部固定在髖關(guān)節(jié)上；所述髖關(guān)節(jié)包括傳動(dòng)軸支撐板(10)、髖關(guān)節(jié)中法蘭盤(pán)(11)、髖關(guān)節(jié)從動(dòng)非圓齒輪(12)、髖關(guān)節(jié)軸(13)；所述髖關(guān)節(jié)從動(dòng)非圓齒輪(12)固定套設(shè)在髖關(guān)節(jié)軸(13)上，所述髖關(guān)節(jié)中法蘭盤(pán)(11)支承在髖關(guān)節(jié)軸(13)上，所述傳動(dòng)軸支撐板(10)套設(shè)在髖關(guān)節(jié)軸(13)上，傳動(dòng)軸支撐板(10)與髖關(guān)節(jié)中法蘭盤(pán)(11)固定連接；所述大腿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括右大腿板(7)、左大腿板(8)、膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(15)、右主動(dòng)同步帶輪(16)、右從動(dòng)同步帶輪(17)、右同步帶(18)、右外傳動(dòng)軸(20)、右諧波減速器(21)、右法蘭式軸(22)、膝關(guān)節(jié)主動(dòng)非圓齒輪(23)、中部法蘭盤(pán)(24)、膝關(guān)節(jié)從動(dòng)非圓齒輪(25)、中間軸(27)、中間軸同步帶輪(28)、髖關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(30)、左主動(dòng)同步帶輪(31)、左同步帶(32)、左從動(dòng)同步帶輪(33)、左外傳動(dòng)軸(34)、左諧波減速器(36)、左法蘭式軸(37)、髖關(guān)節(jié)主動(dòng)非圓齒輪(38)、左右大腿板連接桿(41)、彈簧固定套(42)、彈簧(43)；所述髖關(guān)節(jié)軸(13)的兩端分別支承在左大腿板(8)和右大腿板(7)的上部；所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(15)安裝在右大腿板(7)上，其輸出軸上安裝有右主動(dòng)同步帶輪(16)；所述右外傳動(dòng)軸(20)支承在右大腿板(7)上，其外端安裝有右從動(dòng)同步帶輪(17)，所述右主動(dòng)同步帶輪(16)和右從動(dòng)同步帶輪(17)通過(guò)右同步帶(18)傳遞動(dòng)力；所述右諧波減速器(21)安裝在右大腿板(7)內(nèi)側(cè)，所述右外傳動(dòng)軸(20)與右諧波減速器(21)的輸入端固定連接，所述右諧波減速器(21)的輸出端與右法蘭式軸(22)的法蘭端固定連接，所述右法蘭式軸(22)的軸端上固定套設(shè)有膝關(guān)節(jié)主動(dòng)非圓齒輪(23)；所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(30)安裝在左大腿板(8)上，其輸出軸上安裝有左主動(dòng)同步帶輪(31)，所述左外傳動(dòng)軸(34)支承在左大腿板(8)上，其外端安裝有左從動(dòng)同步帶輪(33)，所述左主動(dòng)同步帶輪(31)和左從動(dòng)同步帶輪(33)通過(guò)左同步帶(32)傳遞動(dòng)力；所述左諧波減速器(36)安裝在左大腿板(8)內(nèi)側(cè)，所述左外傳動(dòng)軸(34)與左諧波減速器(36)的輸入端固定連接，左諧波減速器(36)的輸出端與左法蘭式軸(37)的法蘭端固定連接，左法蘭式軸(37)的軸端上固定套設(shè)有髖關(guān)節(jié)主動(dòng)非圓齒輪(38)，所述左法蘭式軸(37)的軸端和右法蘭式軸(22)的軸端均支承在中部法蘭盤(pán)(24)上，所述中部法蘭盤(pán)(24)與傳動(dòng)軸支撐板(10)固定連接；所述髖關(guān)節(jié)主動(dòng)非圓齒輪(38)與髖關(guān)節(jié)從動(dòng)非圓齒輪(12)嚙合傳動(dòng)；所述中間軸(27)也支承在左大腿板(8)和右大腿板(7)之間，所述膝關(guān)節(jié)從動(dòng)非圓齒輪(25)和中間軸同步帶輪(28)均固定套設(shè)在中間軸(27)上，所述膝關(guān)節(jié)主動(dòng)非圓齒輪(23)與膝關(guān)節(jié)從動(dòng)非圓齒輪(25)嚙合傳動(dòng)；所述左右大腿板連接桿(41)固定連接在右大腿板(7)和左大腿板(8)之間，所述彈簧固定套(42)滑動(dòng)套設(shè)在左右大腿板連接桿(41)上，所述彈簧(43)的一端與彈簧固定套(42)相連，另一端與膝關(guān)節(jié)固定連接；所述髖關(guān)節(jié)主動(dòng)非圓齒輪(38)和膝關(guān)節(jié)主動(dòng)非圓齒輪(23)均為傅里葉非圓齒輪。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于傅里葉非圓齒輪驅(qū)動(dòng)的單腿跳躍機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述膝關(guān)節(jié)包括彈簧安裝套(47)、膝關(guān)節(jié)軸(48)、膝關(guān)節(jié)從動(dòng)同步帶輪(49)；所述膝關(guān)節(jié)軸(48)的兩端分別支承在左大腿板(8)和右大腿板(7)的下部；所述膝關(guān)節(jié)從動(dòng)同步帶輪(49)和彈簧安裝套(47)均固定套設(shè)在膝關(guān)節(jié)軸(48)上，所述彈簧(43)的另一端與彈簧安裝套(47)相連；所述中間軸同步帶輪(28)與膝關(guān)節(jié)從動(dòng)同步帶輪(49)通過(guò)中間同步帶(40)傳遞動(dòng)力。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于傅里葉非圓齒輪驅(qū)動(dòng)的單腿跳躍機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述小腿包括足底橡膠塊(39)、小腿架(46)、小腿連接桿(50)、小腿彈簧(52)、小腿弧形彈性桿(53)、小腿支撐桿(54)；所述小腿架(46)固定套設(shè)在膝關(guān)節(jié)軸(48)上，所述小腿支撐桿(54)固定在小腿架(46)的下端，所述小腿弧形彈性桿(53)滑動(dòng)套設(shè)在小腿支撐桿(54)上，所述小腿彈簧(52)套設(shè)在小腿支撐桿(54)上，其一端抵住小腿架(46)，另一端抵住小腿弧形彈性桿(53)；所述小腿支撐桿(54)與小腿連接桿(50)的一端鉸接，小腿連接桿(50)的另一端與小腿弧形彈性桿(53)鉸接，所述足底橡膠塊(39)設(shè)在小腿弧形彈性桿(53)的底部。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于傅里葉非圓齒輪驅(qū)動(dòng)的單腿跳躍機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述小腿弧形彈性桿(53)為“7”字形。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于傅里葉非圓齒輪驅(qū)動(dòng)的單腿跳躍機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述小腿弧形彈性桿(53)采用彈簧鋼。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于傅里葉非圓齒輪驅(qū)動(dòng)的單腿跳躍機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述胯部包括右安裝軸(1)、右胯部板(2)、胯部連接板(3)、角鐵(4)、左胯部板(5)、左安裝軸(6)；所述左胯部板(5)、右胯部板(2)通過(guò)角鐵(4)對(duì)稱(chēng)安裝在胯部連接板(3)的左右兩側(cè)；所述左胯部板(5)和右胯部板(2)均固定套設(shè)在髖關(guān)節(jié)軸(13)上；所述左胯部板(5)上安裝有左安裝軸(6)，所述右胯部板(2)上安裝有右安裝軸(1)。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于傅里葉非圓齒輪驅(qū)動(dòng)的單腿跳躍機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述髖關(guān)節(jié)主動(dòng)非圓齒輪(38)、髖關(guān)節(jié)從動(dòng)非圓齒輪(12)、...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫新城，葉軍，高奇峰，胡紅錢(qián)，薛明瑞，王輝，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：浙江;33
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