一种仿生袋鼠机器人

摘要

本发明公开了一种仿生袋鼠机器人，包括机身、动力传输装置、两腿部机构、尾部平衡机构及控制系统。动力传输装置通过控制离合器开合实现动力传送或切断，离合器接合时动力经减速齿轮组带动髋关节轴及大腿逆时针转动，腿部机构收缩蓄能；通过电位器检测蓄能程度，达到要求时离合器分离，切断减速齿轮组传动至髋关节轴的力，腿部机构迅速伸展，实现跳跃。尾部平衡机构独立于动力传输装置，利用电机带动尾巴上下摆动，实现机器人姿态全程可调及起跳角度可调。控制系统包括主控模块、姿态采集模块、离合器控制模块、蓄能程度检测控制模块、尾巴姿态检测控制模块。该发明可以实现蓄能程度可控，机体姿态全程可调，起跳角度可调，提高了机器人的可控性。

主权项

一种仿生袋鼠机器人，其特征在于，包括：机身、动力传输装置、两腿部机构、尾部平衡机构及控制系统；机身，由机身侧板(1A、1B)、机身腿部连接轴(9)、电位器(6)、多根机身框架杆(4)组成，机身侧板包括机身左侧板(1A)和机身右侧板(1B)，机身腿部连接轴(9)与机身左、右侧板(1A、1B)固接，电位器(6)与机身右侧板(1B)固接，两机身框架杆(4)分别与机身左、右侧板(1A、1B)固接，机身框架杆(4)之间通过连接件连接；动力传输装置，安装在机身左、右侧板之间，包括带离合器组件的减速齿轮组(2)、单向轴承(32)、髋关节轴(8)、蓄能电机(5)、蓄能电机安装板(3)；所述带离合器组件的减速齿轮组(2)具体结构为：一级齿轮轴(27)、二级齿轮轴(28)、三级齿轮轴(29)两端分别与机身左、右侧板(1A、1B)连接，一级齿轮轴(27)上装有第一齿轮(18)、套筒(24)、第四齿轮(23)，套筒(24)位于第一齿轮(18)与第四齿轮(23)之间，第一齿轮(18)、套筒(24)、第四齿轮(23)均相对于一级齿轮轴(27)可自由转动；二级齿轮轴(28)上装有第二齿轮(19)、第三齿轮(20)、离合器(21)，第二齿轮(19)与二级齿轮轴(28)固接，第三齿轮(20)相对于二级齿轮轴(28)可自由转动，离合器(21)一端与第二齿轮(19)固接，离合器(21)另一端嵌套在第三齿轮(20)上且这一端固接凹槽(33)；丝杠(35)安装在机身左侧板(1A)上，且丝杠(35)相对于机身左侧板(1A)可以自由转动，丝杠(35)位于机身左侧板(1A)外侧的一端固接有第七齿轮(31)，码盘测速电机(30)输出轴上固接码盘测速电机输出轴齿轮(34)，码盘测速电机输出轴齿轮(34)与第七齿轮(31)啮合，丝杠(35)位于机身左侧板(1A)内侧的一端装有带拨叉的螺母(22)，带拨叉螺母(22)的拨叉嵌入凹槽(33)内；三级齿轮轴(29)上固接第五齿轮(25)；髋关节轴(8)与单向轴承(32)内侧固接，单向轴承(32)外侧与第六齿轮(26)固接；第一齿轮(18)、第四齿轮(23)、第五齿轮(25)为双联齿轮；一级齿轮轴(27)、二级齿轮轴(28)、三级齿轮轴(29)1/2处分别与蓄能电机安装板(3)连接，蓄能电机安装板(3)上装有蓄能电机(5)，蓄能电机(5)的输出轴上固接蓄能电机输出轴齿轮(17)，蓄能电机输出轴齿轮(17)与第一齿轮(18)上其中一个齿轮啮合，第一齿轮(18)上另一个齿轮与第二齿轮(19)啮合，第三齿轮(20)与第四齿轮(23)其中一个齿轮啮合，第四齿轮(23)另一个齿轮与第五齿轮(25)中一个齿轮啮合，第五齿轮(25)另一齿轮与第六齿轮(26)啮合；髋关节轴(8)位于机身右侧板(1B)外侧的一端通过同步带(16)与电位器(6)连接；两腿部机构左右对称，分别与动力传输装置的髋关节轴(8)及机身的机身腿部连接轴(9)两端连接，腿部机构由大腿(10)、大腿连杆(11)、蓄能弹簧(12)、小腿(13)、小腿连杆(14)和弧形脚(15)组成；大腿(10)顶端与髋关节轴(8)固接，大腿连杆(11)顶端与机身腿部连接轴(9)通过轴承连接，大腿(10)末端与小腿(13)顶端铰接，大腿连杆(11)末端与小腿(13)1/5处铰接，大腿连杆(11)3/4处与小腿连杆(14)顶端铰接，蓄能弹簧(12)两端分别与大腿连杆(11)顶端及大腿(10)末端连接，小腿连杆(14)末端与弧形脚(15)顶端铰接，小腿(13)末端与弧形脚(15)1/5处铰接；尾部平衡机构，包括尾巴(7)、尾部连接轴(42)、尾部固定杆(39)、尾部电机(41)、尾部电机安装板(40)、尾部齿轮(37)；尾部连接轴(42)、尾部固定杆(39)分别与机身左、右侧板(1A、1B)、尾部电机安装板(40)固接，尾部电机(41)分别与尾部电机安装板(40)、机身右侧板(1B)固接，尾巴(7)与尾部连接轴(42)通过轴承连接，尾部齿轮(37)通过销钉(36)与尾巴(7)固接，尾部电机(41)的输出轴上固接尾部电机输出轴齿轮(38)，尾部电机输出轴齿轮(38)与尾部齿轮(37)啮合；控制系统，包括主控模块、姿态采集模块、离合器控制模块、蓄能程度检测控制模块、尾巴姿态检测控制模块；主控模块包括STM32微控制器及对应外围电路；姿态采集模块包括三轴陀螺仪和加速度计及对应的外围电路；离合器控制模块包括码盘测速电机的驱动控制电路和数据采集电路；蓄能程度检测控制模块包括电位器数据采集电路和蓄能电机驱动控制电路；尾巴姿态检测控制模块包括尾部电机驱动控制电路和磁编码器及对应外围电路。