一种基于非圆齿轮的跳跃机器人弹跳机构

1.本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种基于非圆齿轮的跳跃机器人弹跳机构。

背景技术：

2.弹跳机器人作为智能机器人发展的重要组成部分，具有机动性能强、在崎岖地形移动速度快、越障能力强、运动落点离散化、对复杂地形的适应性强、运动的突发性和爆发性有利于机器人躲避危险等优点，当机器人具有行动能力后，在某些方面就拥有帮助或替代人类的潜力，在抢险救灾、军事侦查、森林防护、外星探索、反恐防爆、地质勘查等不适合人类作业的领域具有良好的应用前景。当机器人具有行动能力后，在某些方面就拥有帮助或替代人类的潜力，比如在危险环境中枯燥和脏乱的工作。
3.随着技术的不断成熟，使用电机驱动的机器人面临着机体电机数量多、电机利用率低、机器人落地时的冲击力对机体及电机造成损伤、缓冲装置不能主动控制影响其缓冲性能以及落地机体二次弹跳造成倾覆等问题。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于非圆齿轮的跳跃机器人弹跳机构，以解决上述背景技术中存在的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
6.一种基于非圆齿轮的跳跃机器人弹跳机构，包括：支撑壳体、齿轮传动系统、具有跳跃功能的支腿和具有缓冲功能的支足，所述支腿设置有四条，四条支腿分别设置于支撑壳体的左右两侧前后位置处，所述齿轮传动系统设置有两组，两组齿轮传动系统呈中心对称设置，两组齿轮传动系统分别设置于支撑壳体内并通过两个伺服电机驱动四个支腿同步跳跃，所述支足设置于支腿底端，所述支足包括横板、侧板、单向轴承、阻力环、足部轴、足部、扭簧、足底橡胶垫和主动止转装置，所述横板固定连接在支腿底端，所述横板左右两侧对称设置有两个侧板，所述足部轴左右两侧对称固定有两个阻力环，两个阻力环分别通过两个单向轴承转动连接在两个侧板上，所述足部轴中部固定连接有足部上端，所述足部与两个侧板之间对称设置有两个扭簧，所述扭簧套设在足部轴上并与足部轴共轴线，所述足部底端为圆弧形且在足部底端设置有足底橡胶垫，所述支足上设置有主动止转装置。
7.进一步的，所述支撑壳体包括机体侧板、底部支撑板、电机固定板和支撑柱，所述机体侧板前后对称设置有两块，两块机体侧板相向的内侧端下部左右对称设置有若干块底部支撑板，所述电机固定板设置有两块，两块电机固定板对称固定安装在左右两侧的若干块底部支撑板顶端前后，所述支撑柱左右对称设置有若干个个，若干个支撑柱设置于两块机体侧板左右两侧用于连接两块机体侧板。
8.进一步的，所述齿轮传动系统包括伺服电机、主动非圆齿轮、从动非圆齿轮、输入齿轮轴、中部输入齿轮、中部输出齿轮、腿轴、过渡输入齿轮、过渡输出齿轮、过渡轴、联动输
入齿轮、联动输出齿轮、空心轴和空心轴轴承，所述伺服电机通过伺服电机支撑座固定安装在电机固定板上，所述伺服电机输出端固定连接主动非圆齿轮，所述主动非圆齿轮啮合从动非圆齿轮，所述从动非圆齿轮固定连接在输入齿轮轴上，所述输入齿轮轴转动连接在两块机体侧板上，所述中部输入齿轮固定连接在输入齿轮轴中部，所述中部输入齿轮啮合中部输出齿轮，所述中部输出齿轮固定连接在腿轴中部，所述过渡输入齿轮固定连接在输入齿轮轴一侧，所述过渡输入齿轮啮合过渡输出齿轮，所述过渡输出齿轮固定连接在过渡轴一侧，所述过渡轴转动连接在两块机体侧板上，所述联动输入齿轮设置有两个，两个联动输入齿轮对称固定连接在过渡轴前后两侧，所述联动输入齿轮啮合联动输出齿轮，所述联动输出齿轮中部贯穿并固定连接空心轴，所述空心轴通过空心轴轴承转动连接在腿轴前后两侧，所述空心轴贯穿并转动连接侧板。
9.进一步的，所述侧板左右两侧由上至下依次开设有过渡轴轴孔、输入齿轮轴轴孔和空心轴轴孔，所述过渡轴前后两侧分别转动连接在两个侧板左右同侧的两个过渡轴轴孔中；所述输入齿轮轴前后两侧分别转动连接在两个侧板左右同侧的两个输入齿轮轴轴孔中；所述空心轴转动连接空心轴轴孔，且所述腿轴和空心轴外侧端均伸出空心轴轴孔。
10.进一步的，所述主动非圆齿轮和从动非圆齿轮均是全程加速的非圆齿轮。
11.进一步的，所述支腿包括内侧大腿、外侧大腿、关节轴、外侧小腿和内侧小腿，所述内侧大腿上端套接固定在空心轴外侧端，所述外侧大腿上端套接固定在腿轴外侧端，所述内侧大腿下端通过关节轴铰接外侧小腿上端，所述外侧大腿下端通过关节轴铰接内侧小腿上端，所述外侧小腿下端通过关节轴铰接内侧小腿下端，所述内侧小腿底端固定连接横板顶端中部。
12.进一步的，所述内侧大腿和外侧大腿的腿长相同，所述外侧小腿和内侧小腿的腿长相同，所述内侧大腿与外侧小腿的腿长比值为1:2。
13.进一步的，所述单向轴承为内圈逆时针单向转动轴承，在足部轴逆时针转动时，足部轴通过阻力环带动单向轴承逆时针转动；在足部轴顺时针转动时，此时单向轴承不转动，足部轴带动阻力环以较大的摩擦阻力沿单向轴承内圈转动。
14.进一步的，所述主动止转装置包括止转轴、止转轴滑体、止转轴挡板、复位挡板、复位挡板推杆和足部止转舵机，外侧的侧板下方开设有止转轴滑槽，所述止转轴挡板设置在止转轴滑槽顶部，内侧的侧板内壁下方相对应止转轴滑槽设置有止转轴滑体，所述止转轴滑体凸起高度由下至上连续增高，所述止转轴滑动贯穿足部上部，所述止转轴外侧端滑动连接在止转轴滑槽内，所述止转轴内侧端端部为球头，且该球头滑动接触止转轴滑体内侧端面，所述侧板在止转轴滑槽下方开设有复位挡板插槽，所述复位挡板插槽外侧端活动设置有与其相配合的复位挡板，所述复位挡板通过复位挡板推杆连接足部止转舵机输出端，所述足部止转舵机固定安装在横板顶端一侧，所述复位挡板包括定位插板和推板，所述定位插板与推板固定连接，所述定位插板上开设有供止转轴穿过的槽口，所述推板用于推动止转轴外侧端部，所述复位挡板推杆一端固定连接在推板外侧端，所述复位挡板推杆另一端固定连接足部止转舵机输出端。
15.进一步的，所述止转轴挡板内侧阻挡面的高度与止转轴滑体的最大高度相同；在止转轴运动至止转轴滑槽最底点时，所述复位挡板缩进至复位挡板插槽底端能够阻止止转轴向上运动，并且推板推进止转轴向内运动。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17.1.本发明只需通过两个伺服电机同步工作即可实现机器人的跳跃，所设计的齿轮传动系统可以使机器人前(后)肢两侧的腿共同同轴心反向转动，节省电机数量，降低制作成本；同时由于从动非圆齿轮和主动非圆齿轮是全程加速的非圆齿轮，建立机器人理想起跳时的运动学模型，并以理想的速度曲线为目标反求得到全程加速的非圆齿轮节曲线，再以范成法求得非圆齿轮齿廓曲线，此种方法求出的非圆齿轮运用到跳跃机器人上，可以提高电机利用效率，使机器人跳得更高。
18.2.通过设置具有主动止转装置的缓冲功能支足，在机器人起跳时启动主动止转装置，复位挡板会阻挡止转轴沿止转轴滑体向上运动，从而扭簧不会被扭转，可以提高足部缓冲装置的性能，增加机器人落地的平稳性。
19.3.通过设置的阻力环和单向轴承能够提高机器人落地的平稳性，当足部两侧的扭簧释放弹性势能时，足部轴带动阻力环顺时针旋转会产生较大阻力，并且两侧单向轴承的外圈与侧板固定，其内圈均为顺时针不旋转，此时，扭簧的弹性势能就会在阻力环较大的阻力下缓慢释放，使足部缓慢运动，能够有效避免因扭簧瞬时释放弹性势能而导致机体二次弹跳倾覆的风险。
附图说明
20.图1是本发明结构视图；
21.图2是本发明支撑壳体内部结构视图；
22.图3是本发明主动非圆齿轮和从动非圆齿轮的结构示意图；
23.图4是本发明支腿传动结构视图；
24.图5是本发明支足结构视图；
25.图6是本发明支足后侧视角视图；
26.图7是本发明侧板的结构视图；
27.图8是本发明在一次跳跃循环过程中各阶段姿态的示意简图，其中，(a)为初始位姿图，(b)准备起跳过程中的姿态图，(c)起跳离开地面时的姿态图，(d)达到最高跳跃高度姿态图，(e)下落过程中的姿态图，(f)着地后姿态图。
28.附图中的标号为：1-机体侧板，2-底部支撑板，3-电机固定板，4-支撑柱，5-伺服电机，6-主动非圆齿轮，7-从动非圆齿轮，8-输入齿轮轴，9-中部输入齿轮，10-中部输出齿轮，11-腿轴，12-过渡输入齿轮，13-过渡输出齿轮，14-过渡轴，15-联动输入齿轮，16-联动输出齿轮，17-空心轴，18-空心轴轴承，19-内侧大腿，20-外侧大腿，21-关节轴，22-外侧小腿，23-内侧小腿，24-横板，25-侧板，2501-止转轴滑槽，2502-复位挡板插槽，26-单向轴承，27-阻力环，28-足部轴，29-足部，30-扭簧，31-足底橡胶垫，32-止转轴，33-止转轴滑体，34-止转轴挡板，35-复位挡板，3501-定位插板，3502-推板，36-复位挡板推杆，37-足部止转舵机。
具体实施方式
29.下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。
30.参见图1～8所示，一种基于非圆齿轮的跳跃机器人弹跳机构，包括：支撑壳体、齿轮传动系统、具有跳跃功能的支腿和具有缓冲功能的支足，支腿设置有四条，四条支腿分别
设置于支撑壳体的左右两侧前后位置处，齿轮传动系统设置有两组，两组齿轮传动系统呈中心对称设置，两组齿轮传动系统分别设置于支撑壳体内并通过两个伺服电机驱动四个支腿同步跳跃，支足设置于支腿底端，支足包括横板24、侧板25、单向轴承26、阻力环27、足部轴28、足部29、扭簧30、足底橡胶垫31和主动止转装置，横板24固定连接在支腿底端，横板24左右两侧对称设置有两个侧板25，足部轴28左右两侧对称固定有两个阻力环27，两个阻力环27分别通过两个单向轴承26转动连接在两个侧板25上，足部轴28中部固定连接有足部29上端，足部29与两个侧板25之间对称设置有两个扭簧30，扭簧30套设在足部轴28上并与足部轴28共轴线，足部29底端为圆弧形且在足部29底端设置有足底橡胶垫31，支足上设置有主动止转装置。
31.支撑壳体包括机体侧板1、底部支撑板2、电机固定板3和支撑柱4，机体侧板1前后对称设置有两块，两块机体侧板1相向的内侧端下部左右对称设置有若干块底部支撑板2，电机固定板3设置有两块，两块电机固定板3对称固定安装在左右两侧的若干块底部支撑板2顶端前后，支撑柱4左右对称设置有若干个个，若干个支撑柱4设置于两块机体侧板1左右两侧用于连接两块机体侧板1，机体侧板1中部开设有若干个减重孔，可以有效减轻机器人整体的配重。
32.齿轮传动系统包括伺服电机5、主动非圆齿轮6、从动非圆齿轮7、输入齿轮轴8、中部输入齿轮9、中部输出齿轮10、腿轴11、过渡输入齿轮12、过渡输出齿轮13、过渡轴14、联动输入齿轮15、联动输出齿轮16、空心轴17和空心轴轴承18，伺服电机5通过伺服电机支撑座固定安装在电机固定板3上，伺服电机5输出端固定连接主动非圆齿轮6，主动非圆齿轮6啮合从动非圆齿轮7，从动非圆齿轮7固定连接在输入齿轮轴8上，输入齿轮轴8转动连接在两块机体侧板1上，中部输入齿轮9固定连接在输入齿轮轴8中部，中部输入齿轮9啮合中部输出齿轮10，中部输出齿轮10固定连接在腿轴11中部，过渡输入齿轮12固定连接在输入齿轮轴8一侧，过渡输入齿轮12啮合过渡输出齿轮13，过渡输出齿轮13固定连接在过渡轴14一侧，过渡轴14转动连接在两块机体侧板1上，联动输入齿轮15设置有两个，两个联动输入齿轮15对称固定连接在过渡轴14前后两侧，联动输入齿轮15啮合联动输出齿轮16，联动输出齿轮16中部贯穿并固定连接空心轴17，空心轴17通过空心轴轴承18转动连接在腿轴11前后两侧，空心轴17贯穿并转动连接侧板1；腿轴11的外侧端面伸出空心轴17的外侧端面，两组齿轮传动系统中心对称设置在支撑壳体内，可以使机器人整体重量分布更加均匀，四肢受力更加平衡；通过一个伺服电机5即可实现左右任意一侧的两条前后对称设置的支腿上的内侧大腿19和外侧大腿20同轴心反向转动。
33.侧板1左右两侧由上至下依次开设有过渡轴轴孔、输入齿轮轴轴孔和空心轴轴孔，过渡轴14前后两侧分别转动连接在两个侧板1左右同侧的两个过渡轴轴孔中；输入齿轮轴8前后两侧分别转动连接在两个侧板1左右同侧的两个输入齿轮轴轴孔中；空心轴17转动连接空心轴轴孔，且腿轴11和空心轴17外侧端均伸出空心轴轴孔。
34.主动非圆齿轮6和从动非圆齿轮7均是全程加速的非圆齿轮，建立机器人理想起跳时的运动学模型，并以理想的速度曲线为目标反求得到全程加速的非圆齿轮节曲线，再以范成法求得非圆齿轮齿廓曲线，此种方法求出的非圆齿轮运用到跳跃机器人上，可以提高电机利用效率，使机器人跳得更高。
35.支腿包括内侧大腿19、外侧大腿20、关节轴21、外侧小腿22和内侧小腿23，内侧大
腿19上端套接固定在空心轴17外侧端，外侧大腿20上端套接固定在腿轴11外侧端，内侧大腿19下端通过关节轴21铰接外侧小腿22上端，外侧大腿20下端通过关节轴21铰接内侧小腿23上端，外侧小腿22下端通过关节轴21铰接内侧小腿23下端，内侧小腿23底端固定连接横板24顶端中部。
36.内侧大腿19和外侧大腿20的腿长相同，外侧小腿22和内侧小腿23的腿长相同，内侧大腿19与外侧小腿22的腿长比值为1:2，这样的比例可以增加大腿的转角。
37.单向轴承26为内圈逆时针单向转动轴承，在足部29接触地面扭簧30储能时，足部轴28逆时针转动，足部轴28通过阻力环27带动单向轴承26逆时针转动，此时，阻力环27与单向轴承就充当着普通轴承的作用，逆时针转动时阻力较小；在扭簧30释放弹性势能使足部轴28顺时针转动时，此时单向轴承26不转动，足部轴28带动阻力环27以较大的摩擦阻力沿单向轴承26内圈转动，此时，扭簧30的弹性势能就会在阻力环27较大的阻力下缓慢释放，使足部29缓慢运动，能够有效避免因扭簧30瞬时释放弹性势能而导致机体弹跳倾覆的风险。
38.主动止转装置包括止转轴32、止转轴滑体33、止转轴挡板34、复位挡板35、复位挡板推杆36和足部止转舵机37，外侧的侧板25下方开设有止转轴滑槽2501，止转轴挡板34设置在止转轴滑槽2501顶部，内侧的侧板25内壁下方相对应止转轴滑槽2501设置有止转轴滑体33，止转轴滑体33凸起高度由下至上连续增高，止转轴32滑动贯穿足部29上部，止转轴32外侧端滑动连接在止转轴滑槽2501内，止转轴32内侧端端部为球头，且该球头滑动接触止转轴滑体33内侧端面，侧板25在止转轴滑槽2501下方开设有复位挡板插槽2502，复位挡板插槽2502外侧端活动设置有与其相配合的复位挡板35，复位挡板35通过复位挡板推杆36连接足部止转舵机37输出端，足部止转舵机37固定安装在横板24顶端一侧，复位挡板35包括定位插板3501和推板3502，定位插板3501与推板3502固定连接，定位插板3501上开设有供止转轴32穿过的槽口，推板3502用于推动止转轴32外侧端部，复位挡板推杆36一端固定连接在推板3502外侧端，复位挡板推杆36另一端固定连接足部止转舵机37输出端；。
39.止转轴挡板34内侧阻挡面的高度与止转轴滑体33的最大高度相同，足部29受到地面冲击而带动止转轴32沿止转轴滑体33快速斜向上运动时，止转轴32由于惯性的原因会导致伸出的距离过长，通过设置的止转轴挡板34可以有效预防止转轴32因惯性伸出侧板25的距离过长；在止转轴32运动至止转轴滑槽2501最底点时，复位挡板35缩进至复位挡板插槽2502底端能够阻止止转轴32向上运动，并且推板3502推进止转轴32向内运动；在机器人起跳时启动主动止转装置，复位挡板35会阻挡止转轴32沿止转轴滑体33向上运动，从而扭簧30不会被扭转，可以提高足部缓冲装置的性能，增加机器人落地的平稳性；如果没有主动止转装置，在机器人起跳时扭簧30就会被扭转，整个腾空的过程比较迅速，由于阻力环27与单向轴承26的配合，扭簧30释放弹性势能的过程就会很缓慢，当机器人落地时扭簧30仍然有剩余弹性势能没有被释放，这样会影响落地缓冲的性能。
40.复位挡板插槽2502要有一定的倾斜角度，并且复位挡板插槽2502设计在距离止转轴滑槽2501底部偏上2-3个止转轴32直径的位置，因为机体在跳跃时止转轴32会发生小幅度的转动，此余量允许止转轴32发生小幅度的转动。
41.机器人弹跳过程如下：通过首先将机器人调整到准备起跳的初始姿态，扭簧30处于初始状态，止转轴32处在止转轴滑槽2501的下端位置，此时启动足部止转舵机37，在复位挡板推杆36推动下，复位挡板35中的定位插板3501沿着复位挡板插槽2502向内缩进，推板
3502推动止转轴32的端面向内缩进，直至止转轴32的圆头端与止转轴滑体33的最下端接触，此时足部止转舵机37停止转动，止转轴32被复位挡板35挡在止转轴滑槽2501的下端位置；同时启动两个伺服电机5，由于两个齿轮传动系统呈中心对称设置，此处只叙述一个齿轮传动系统及与其相连接的支腿；伺服电机5的输出轴带动主动非圆齿轮6转动，主动非圆齿轮6带动与之相啮合的从动非圆齿轮7转动，从动非圆齿轮7带动输入齿轮轴8转动，输入齿轮轴8带动中部输入齿轮9和过渡输入齿轮12转动，中部输入齿轮9带动与之相啮合的中部输出齿轮10转动，中部输出齿轮10带动腿轴11转动；过渡输入齿轮12带动与之相啮合的过渡输出齿轮13转动，过渡输出齿轮13带动过渡轴14转动，过渡轴14带动两个联动输入齿轮15转动，两个联动输入齿轮15分别带动与之相啮合的两个联动输出齿轮16转动，两个联动输出齿轮16分别带动两个空心轴17转动，两个空心轴17分别带动前后对称设置的两个内侧大腿19下压，与此同时，腿轴11带动前后对称设置的两个外侧大腿20下压，与此相对应的两个外侧小腿22和两个内侧小腿23随之运动；两个伺服电机5同时运转到非圆齿轮最大速度时，此时，两个伺服电机5停止转动，四个足部29同时离开地面，机器人处于腾空阶段。
42.当机器人腾空下落时，两个伺服电机5同步反转，从而带动各个齿轮反转，四个内侧大腿19和四个外侧大腿20会在传动系统的带动而上抬，四个外侧小腿22和四个内侧小腿23也会随着四个内侧大腿19和四个外侧大腿20的运动而运动；两个伺服电机5同步反转的同时，将四个足部止转舵机37反转，在复位挡板推杆36的拉动下，复位挡板35沿着复位挡板插槽2502向外伸出，直至复位挡板35恢复到初始位置时，足部止转舵机37停止转动。
43.当机器人落地时，四个足部29同步接触地面，足部轴28两端由单向轴承26支撑，两侧单向轴承26的外圈与侧板25固定，其内圈均为逆时针旋转，可以使足部29在地面冲击力的作用下向上运动，足部29两侧的扭簧30受冲击力而储存能量、足部29带动止转轴32沿着止转轴滑槽2501和止转轴滑体33向上运动，当止转轴32运动到止转轴滑槽2501的顶部位置时，止转轴32与止转轴挡板34的端面接触，足部29停止向上运动，足部29两侧的扭簧30释放弹性势能，在单向轴承26和阻力环27的共同作用下，足部29两侧的扭簧30缓慢释放弹性势能，从而使足部29缓慢向下运动，足部29带动止转轴32沿着止转轴滑槽2501向下运动，直至足部29两侧的扭簧30恢复初始状态，此时止转轴32也穿过复位挡板35上的槽口运动到止转轴滑槽2501的下端；当机器人四肢恢复到初始状态时，两个伺服电机5停止反转。重复以上动作可以使机器人实现连续跳跃运动。
44.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

技术特征：

1.一种基于非圆齿轮的跳跃机器人弹跳机构，其特征在于，包括：支撑壳体、齿轮传动系统、具有跳跃功能的支腿和具有缓冲功能的支足，所述支腿设置有四条，四条支腿分别设置于支撑壳体的左右两侧前后位置处，所述齿轮传动系统设置有两组，两组齿轮传动系统呈中心对称设置，两组齿轮传动系统分别设置于支撑壳体内并通过两个伺服电机驱动四个支腿同步跳跃，所述支足设置于支腿底端，所述支足包括横板(24)、侧板(25)、单向轴承(26)、阻力环(27)、足部轴(28)、足部(29)、扭簧(30)、足底橡胶垫(31)和主动止转装置，所述横板(24)固定连接在支腿底端，所述横板(24)左右两侧对称设置有两个侧板(25)，所述足部轴(28)左右两侧对称固定有两个阻力环(27)，两个阻力环(27)分别通过两个单向轴承(26)转动连接在两个侧板(25)上，所述足部轴(28)中部固定连接有足部(29)上端，所述足部(29)与两个侧板(25)之间对称设置有两个扭簧(30)，所述扭簧(30)套设在足部轴(28)上并与足部轴(28)共轴线，所述足部(29)底端为圆弧形且在足部(29)底端设置有足底橡胶垫(31)，所述支足上设置有主动止转装置。2.根据权利要求1所述的一种基于非圆齿轮的跳跃机器人弹跳机构，其特征在于：所述支撑壳体包括机体侧板(1)、底部支撑板(2)、电机固定板(3)和支撑柱(4)，所述机体侧板(1)前后对称设置有两块，两块机体侧板(1)相向的内侧端下部左右对称设置有若干块底部支撑板(2)，所述电机固定板(3)设置有两块，两块电机固定板(3)对称固定安装在左右两侧的若干块底部支撑板(2)顶端前后，所述支撑柱(4)左右对称设置有若干个个，若干个支撑柱(4)设置于两块机体侧板(1)左右两侧用于连接两块机体侧板(1)。3.根据权利要求1所述的一种基于非圆齿轮的跳跃机器人弹跳机构，其特征在于：所述齿轮传动系统包括伺服电机(5)、主动非圆齿轮(6)、从动非圆齿轮(7)、输入齿轮轴(8)、中部输入齿轮(9)、中部输出齿轮(10)、腿轴(11)、过渡输入齿轮(12)、过渡输出齿轮(13)、过渡轴(14)、联动输入齿轮(15)、联动输出齿轮(16)、空心轴(17)和空心轴轴承(18)，所述伺服电机(5)通过伺服电机支撑座固定安装在电机固定板(3)上，所述伺服电机(5)输出端固定连接主动非圆齿轮(6)，所述主动非圆齿轮(6)啮合从动非圆齿轮(7)，所述从动非圆齿轮(7)固定连接在输入齿轮轴(8)上，所述输入齿轮轴(8)转动连接在两块机体侧板(1)上，所述中部输入齿轮(9)固定连接在输入齿轮轴(8)中部，所述中部输入齿轮(9)啮合中部输出齿轮(10)，所述中部输出齿轮(10)固定连接在腿轴(11)中部，所述过渡输入齿轮(12)固定连接在输入齿轮轴(8)一侧，所述过渡输入齿轮(12)啮合过渡输出齿轮(13)，所述过渡输出齿轮(13)固定连接在过渡轴(14)一侧，所述过渡轴(14)转动连接在两块机体侧板(1)上，所述联动输入齿轮(15)设置有两个，两个联动输入齿轮(15)对称固定连接在过渡轴(14)前后两侧，所述联动输入齿轮(15)啮合联动输出齿轮(16)，所述联动输出齿轮(16)中部贯穿并固定连接空心轴(17)，所述空心轴(17)通过空心轴轴承(18)转动连接在腿轴(11)前后两侧，所述空心轴(17)贯穿并转动连接侧板(1)。4.根据权利要求2或3所述的一种基于非圆齿轮的跳跃机器人弹跳机构，其特征在于：所述侧板(1)左右两侧由上至下依次开设有过渡轴轴孔、输入齿轮轴轴孔和空心轴轴孔，所述过渡轴(14)前后两侧分别转动连接在两个侧板(1)左右同侧的两个过渡轴轴孔中；所述输入齿轮轴(8)前后两侧分别转动连接在两个侧板(1)左右同侧的两个输入齿轮轴轴孔中；所述空心轴(17)转动连接空心轴轴孔，且所述腿轴(11)和空心轴(17)外侧端均伸出空心轴轴孔。
5.根据权利要求3所述的一种基于非圆齿轮的跳跃机器人弹跳机构，其特征在于：所述主动非圆齿轮(6)和从动非圆齿轮(7)均是全程加速的非圆齿轮。6.根据权利要求1所述的一种基于非圆齿轮的跳跃机器人弹跳机构，其特征在于：所述支腿包括内侧大腿(19)、外侧大腿(20)、关节轴(21)、外侧小腿(22)和内侧小腿(23)，所述内侧大腿(19)上端套接固定在空心轴(17)外侧端，所述外侧大腿(20)上端套接固定在腿轴(11)外侧端，所述内侧大腿(19)下端通过关节轴(21)铰接外侧小腿(22)上端，所述外侧大腿(20)下端通过关节轴(21)铰接内侧小腿(23)上端，所述外侧小腿(22)下端通过关节轴(21)铰接内侧小腿(23)下端，所述内侧小腿(23)底端固定连接横板(24)顶端中部。7.根据权利要求6所述的一种基于非圆齿轮的跳跃机器人弹跳机构，其特征在于：所述内侧大腿(19)和外侧大腿(20)的腿长相同，所述外侧小腿(22)和内侧小腿(23)的腿长相同，所述内侧大腿(19)与外侧小腿(22)的腿长比值为1:2。8.根据权利要求1所述的一种基于非圆齿轮的跳跃机器人弹跳机构，其特征在于：所述单向轴承(26)为内圈逆时针单向转动轴承，在足部轴(28)逆时针转动时，足部轴(28)通过阻力环(27)带动单向轴承(26)逆时针转动；在足部轴(28)顺时针转动时，此时单向轴承(26)不转动，足部轴(28)带动阻力环(27)以较大的摩擦阻力沿单向轴承(26)内圈转动。9.根据权利要求1所述的一种基于非圆齿轮的跳跃机器人弹跳机构，其特征在于：所述主动止转装置包括止转轴(32)、止转轴滑体(33)、止转轴挡板(34)、复位挡板(35)、复位挡板推杆(36)和足部止转舵机(37)，外侧的侧板(25)下方开设有止转轴滑槽(2501)，所述止转轴挡板(34)设置在止转轴滑槽(2501)顶部，内侧的侧板(25)内壁下方相对应止转轴滑槽(2501)设置有止转轴滑体(33)，所述止转轴滑体(33)凸起高度由下至上连续增高，所述止转轴(32)滑动贯穿足部(29)上部，所述止转轴(32)外侧端滑动连接在止转轴滑槽(2501)内，所述止转轴(32)内侧端端部为球头，且该球头滑动接触止转轴滑体(33)内侧端面，所述侧板(25)在止转轴滑槽(2501)下方开设有复位挡板插槽(2502)，所述复位挡板插槽(2502)外侧端活动设置有与其相配合的复位挡板(35)，所述复位挡板(35)通过复位挡板推杆(36)连接足部止转舵机(37)输出端，所述足部止转舵机(37)固定安装在横板(24)顶端一侧，所述复位挡板(35)包括定位插板(3501)和推板(3502)，所述定位插板(3501)与推板(3502)固定连接，所述定位插板(3501)上开设有供止转轴(32)穿过的槽口，所述推板(3502)用于推动止转轴(32)外侧端部，所述复位挡板推杆(36)一端固定连接在推板(3502)外侧端，所述复位挡板推杆(36)另一端固定连接足部止转舵机(37)输出端。10.根据权利要求9所述的一种基于非圆齿轮的跳跃机器人弹跳机构，其特征在于：所述止转轴挡板(34)内侧阻挡面的高度与止转轴滑体(33)的最大高度相同；在止转轴(32)运动至止转轴滑槽(2501)最底点时，所述复位挡板(35)缩进至复位挡板插槽(2502)底端能够阻止止转轴(32)向上运动，并且推板(3502)推进止转轴(32)向内运动。

技术总结

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种基于非圆齿轮的跳跃机器人弹跳机构，包括：支撑壳体、齿轮传动系统、支腿和支足，所述支腿设置有四条，四条支腿分别设置于支撑壳体的左右两侧前后位置处，两组齿轮传动系统呈中心对称设置，两组齿轮传动系统分别设置于支撑壳体内并通过两个伺服电机驱动四个支腿同步跳跃，所述支足设置于支腿底端，所述横板左右两侧对称设置有两个侧板，所述足部轴左右两侧对称固定有两个阻力环，两个阻力环分别通过两个单向轴承转动连接在两个侧板上，所述足部轴中部固定连接有足部上端，所述足部与两个侧板之间对称设置有两个扭簧。本发明提供了一种电机数量少、利用率高且缓冲性能好的机器人弹跳机构。利用率高且缓冲性能好的机器人弹跳机构。利用率高且缓冲性能好的机器人弹跳机构。