上海交通大学：《力学仿生——启示与探索》课程教学资源（专利资料）陆地仿生（2014）跳跃机器人的能量存储与释放装置 CN204137152U

(19)中华人民共和国国家知识产权局 ▣▣ (12)实用新型专利 ▣ (10)授权公告号CN204137152U (45)授权公告日2015.02.04 (21)申请号201420383331.3 (22)申请日2014.07.12 (73)专利权人桂林电子科技大学 地址541004广西壮族自治区桂林市七星区 金鸡路1号 (72)发明人庄未黄渭李胜勇黄用华 罗嘉欣毛甲琦刘夫云黄美发 钟永全 (51)1nt.cl. B6205702(2006.01) 权利要求书1页说明书2页附图3页 (54)实用新型名称 跳跃机器人的能量存储与释放装置 (57)摘要 本实用新型公开了一种适用于跳跃机器人的 能量存储与释放装置，包括齿轮、齿条、电磁离合 3 器以及带棘轮电磁铁的棘轮机构。机器人跳起后 电磁离合器吸合，电机驱动齿轮齿条运动牵引上 下基板而压缩弹性元件，棘轮机构有效锁定被压 缩的弹性元件，完成能量补给与存储。机器人着 陆后二次起跳时，棘轮电磁铁控制棘轮机构的棘 15 轮与棘爪分离，压缩弹性元件回位，完成能量的释 12 放。能量存储释放装置设计简单合理，响应快，可 控性强，可保证机器人的多次连续跳跃，实现弹跳 13 高度和弹跳距离的控制。 1791291k0N0

CN204137152U 权利要求书 1/1页 1.跳跃机器人的能量存储与释放装置，包括上基板(1)、下基板(1)、齿轮(5)、齿条(6) 和电磁离合器(11)、带棘轮电磁铁(13)的棘轮机构(12)，回位弹簧(14)、离合器电磁铁 (15),以及均匀支撑在上基板(1)和下基板(2)之间的弹性元件，所述齿轮(5)通过轮架(7) 与下基板(2)固连，所述齿条(6)固连于上基板(1)并与齿轮(5)啮合。 2.根据权利要求1所述的跳跃机器人的能量存储与释放装置，其特征在于：电磁离合 器(11)的左、右齿形盘分别同轴连接储能电机(8)输出轴和齿轮(5)的转轴。 3.根据权利要求2所述的跳跃机器人的能量存储与释放装置，其特征在于：电磁离合 器(11)的右齿形盘设有离合器电磁铁(15)和回位弹簧(14)。 4.根据权利要求1所述的跳跃机器人的能量存储与释放装置，其特征在于：棘轮机构 (12)设于齿轮(5)转轴一端，棘轮与齿轮(5)同轴连接。 5.根据权利要求1所述的跳跃机器人的能量存储与释放装置，其特征在于：棘轮机构 (12)的棘轮与棘爪的吸合和分离受控制于棘轮电磁铁(13)。 6.根据权利要求1~4中任一项所述的跳跃机器人的能量存储与释放装置，其特征在 于：各弹性元件为压缩弹簧(3)和活塞杆(4)。 P

CN204137152U 说明书 1/2页 跳跃机器人的能量存储与释放装置 技术领域 [0001]本实用新型涉及一种机械式能量储存与释放装置，具体为一种用于跳跃机器人的 能量存储与释放装置。 背景技术 [0002]目前，国际上对于跳跃机器人的研究尚处于研究性阶段，国内对该种机器人也有 少许研究。能量存储与释放装置是跳跃机器人必不可少的部分。浙江大学提出的《单腿跳 跃机器人机构》实用新型专利（专利申请号为201220505549.2），其能量存储与释放效果为： 膝关节弯曲时压缩弹簧，将重力势能转化为弹簧的弹性势能，为伸展运动蓄积能量。但该储 能机构复杂，且能量不可控。 [0003]哈尔滨工程大学提出的《仿生蝗虫跳跃机器人》发明专利（专利申请号为： 200710072236.2),通过绳索牵拉形式进行能量储存与释放，但是该种装置效率不高。 [0004] 西北工业大学提出《弹跳机器人的能量储存于释放装置》发明专利（专利申请号： 200910218806.7),采用小功率电机作驱动完成弹簧的拉伸实现能量存储，利用舵机驱动棘 爪完成能量的锁定与释放。 发明内容 [0005]本实用新型提出了一种适用于跳跃机器人的能量储存与释放装置，主要解决弹跳 机器人的能量补给，能量吸收，能量锁存，能量释放与可控等问题。 [0006]跳跃机器人的能量存储与释放装置，包括上基板、下基板、齿轮、齿条和电磁离合 器、带棘轮电磁铁的棘轮机构，弹性元件、离合器电磁铁，以及均匀支撑在上基板和下基板 之间的弹性元件。 [0007] 所述齿轮通过轮架与下基板固连，齿条固连于上基板并与齿轮啮合。 [0008] 所述电磁离合器的左、右齿形盘分别同轴连接储能电机输出轴和齿轮的转轴。 [0009] 所述电磁离合器的右齿形盘设有离合器电磁铁和回位弹簧。 [0010] 所述棘轮机构设于齿轮转轴一端，棘轮与齿轮同轴连接，棘轮机构的棘爪与棘轮 的结合与分离受控于棘轮电磁铁。 [0011]所述弹性元件为压缩弹簧和活塞杆。 [0012] 本实用新型具有以下的有益效果。 [0013]本实用新型的能量储存与释放装置设计结构简单合理，响应快，可控性强，可保证 机器人的多次连续连续跳跃，保证机器人的起跳初始速度可控，实现弹跳高度和弹跳距离 的控制。 附图说明 [0014]图1为本能量储存与释放装置的立体图。 [0015]图2为能量储存与释放装置的顶视图

CN204137152U 说明书 2/2页 [0016] 图3为图1中电磁离合器与棘轮机构示意图。 [0017] 图号标识：1、上基板；2、下基板：3、压缩弹簧：4、活塞杆：5、齿轮：6、齿条：7、轮 架：8、储能电机；11、电磁离合器：12、棘轮机构：13、棘轮电磁铁：14、回位弹簧：15、离合器 电磁铁。 具体实施方式 [0018]下面结合附图所实施方式对本实用新型的技术方案作进一步说明。 [0019]本实用新型跳跃机器人的能量储存与释放装置包括：齿轮5、齿条6、电磁离合器 11、带棘轮电磁铁的棘轮机构12、储能电机8、压缩弹性元件，所述齿轮5通过轮架7安装于 下基板2，齿条6固连于上基板1并与齿轮5啮合。 [0020] 所述电磁离合器11的左、右齿形盘分别同轴连接储能电机8输出轴和齿轮5转 轴。 [0021] 所述离合器的右齿形盘设有离合器电磁铁15和回位弹簧14。 [0022] 所述储能电机8设于离合器11转轴一端与齿轮5转轴同轴。 [0023] 所述棘轮机构12设于齿轮5转轴一端，棘轮机构12的棘爪与棘轮的结合和分离 受控于棘轮电磁铁13。 [0024]所述压缩弹性元件为压缩弹簧3和活塞杆4，压缩弹簧3的两端分别与上、下基板 连接，活塞杆4套入压缩弹簧3内，活塞杆4两端分别与上、下基板连接。活塞杆4对上下 基板的运动起定位作用。 [0025]该装置可不断对机器人充能、储能和实现能量释放的控制

CN204137152U 说明书附图 1/3页 1 3 4 6 458 15 2 12 13 图1

CN204137152U 说明书附图 2/3页 12 14 11 8 M1141141MM MPM 图2

CN204137152U 说明书附图 3/3页 11 14 12 13 15 图3