技术领域
[0001] 本发明涉及仿生机器人技术领域，特别是涉及一种基于跳跃‑扑翼复合结构的仿生跃翔机器人。
相关背景技术
[0002] 以昆虫为仿生对象的微小型陆空两栖机器人具备灵活、小巧、隐蔽性强等优势，实现了极强的复杂环境适应能力，在无人侦察、灾后救援、狭小空间巡检等领域展现出良好的应用前景。但现阶段仿生陆空机器人结构适应性差，其简单的结构组合难以在微小尺度实现高能量密度、高集成度、强爆发的高效驱动；同时，其运动耦合度低，未探索多模态间的运动互补优势，无法构成高效的复合运动整体。
具体实施方式
[0024] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
[0025] 本发明的目的是提供一种基于跳跃‑扑翼复合结构的仿生跃翔机器人，以解决现有技术存在的问题，实现高驱动比和高耦合度。
[0026] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0027] 如图1‑图5所示，本实施例提供一种基于跳跃‑扑翼复合结构的仿生跃翔机器人，包括腿足式跳跃模块1、对拍飞行模块2、驱动主体3和尾翼模块4，腿足式跳跃模块1连接驱动主体3，且腿足式跳跃模块1用于完成跳跃功能，对拍飞行模块2连接驱动主体3，且对拍飞行模块2用于提供飞行升力和推力，通过驱动主体3来分别驱动腿足式跳跃模块1和对拍飞行模块2，进而实现跳跃和飞行的复合，同时具有高驱动比、高耦合度的特点，尾翼模块4连接驱动主体3，且尾翼模块4的安装角度能够调节，进而调整俯仰力矩的大小，实现控制飞行姿态，提高适应性。
[0028] 具体地，如图2所示，腿足式跳跃模块1包括多个支撑腿108和两组跳跃单元，两组跳跃单元对称设置于驱动主体3的两侧，且两组跳跃单元均与驱动主体3连接，驱动主体3能够带动两组跳跃单元同步跳跃，进而通过两组跳跃单元来同时实现跳跃，提高运动稳定性，多个支撑腿108安装于驱动主体3上，并用于支撑于地面，支撑腿108优选为四个，两两为一组分别安装于整个基于跳跃‑扑翼复合结构的仿生跃翔机器人的前部和中部，两组跳跃单元安装于整个基于跳跃‑扑翼复合结构的仿生跃翔机器人的后部。
[0029] 两组跳跃单元结构相同，且跳跃单元包括腿部侧板101、股节连杆102、胫节连杆103、跗节104和动作元件，腿部侧板101的一端连接驱动主体3，腿部侧板101的另一端铰接股节连杆102的一端，股节连杆102的另一端铰接胫节连杆103的上端，动作元件连接驱动主体3的第一输出端，且驱动主体3能够带动动作元件动作，并使动作元件带动胫节连杆103转动实现跳跃，胫节连杆103的下端铰接跗节104，跗节104上用于抓地的一侧设有毛刺，在胫节连杆103蹬展过程中，跗节104始终与地面贴合，并通过毛刺提高足够的抓地力。
[0030] 每个跳跃单元中，股节连杆102为两个，胫节连杆103为一个，且股节连杆102位于胫节连杆103的两侧，胫节连杆103与两个股节连杆102均铰接，进而便于实现胫节连杆103的蹬展动作。
[0031] 动作元件包括卷线轮105、D型轴308、触发滑杆106和弹性储能元件107，触发滑杆106穿过各股节连杆102上开设的长条孔，长条孔沿股节连杆102的长度方向延伸，触发滑杆
106的两端限位于两侧的股节连杆102处，作为一优选方案，在触发滑杆106上设有两个限位圆板，两个限位圆板分别贴近两组股节连杆102的内侧，进而能够阻止触发滑杆106沿其长度方向移动，D型轴308穿过两个腿部侧板101，且D型轴308的一端连接驱动主体3的第一输出端，并能够随着驱动主体3的驱动而转动，卷线轮105与D型轴308连接，卷线轮105为两个，且两个卷线轮105与两个胫节连杆103一一对应，两个所述卷线轮105分别位于两个腿部侧板101的外侧端面上，各卷线轮105上均缠绕有两组线绳，两组线绳的端部分别连接对应的胫节连杆103上的穿线孔和触发滑杆106,，进而能够实现通过两个卷线轮105分别带动两个胫节连杆103动作，同时，由于两个卷线轮105连接同一D型轴308，进而能够实现两个胫节连杆103的同步动作，由于触发滑杆106也连接有线绳，进而能够通过卷线轮105控制触发滑杆
106的动作；作为一具体实施例，同一卷线轮105上的两组线绳的端部均与卷线轮105相固定，分别执行腿部蓄力和腿部触发的操作，负责腿部蓄力的线绳从一侧卷线轮105通过胫节连杆103后端的穿线孔连接到另一侧卷线轮105，负责腿部触发的线绳连接触发滑杆106，线绳的不同行程可通过卷线轮105的不同的半径进行耦合，分别实现了蓄力和触发；两个胫节连杆103的上端穿设同一限位连接杆，弹性储能元件107为两个，且两个弹性储能元件107与两组股节连杆102一一对应，弹性储能元件107为弹力绳，弹性储能元件107的一端连接于股节连杆102的中部上端，弹性储能元件107的另一端连接于限位连接杆上，进而随着两个胫节连杆103的转动，分别带动两个弹性储能元件107动作，同时由于限位连接杆的设置，使两个弹性储能元件107也同步动作；驱动主体3驱动D型轴308带动卷线轮105正转时，卷线轮
105带动线绳拉动胫节连杆103向靠近股节连杆102的方向转动折叠，直至胫节连杆103上部的倒钩109卡合于触发滑杆106的上端，实现倒钩109与触发滑杆106的相互限位，此时胫节连杆103处于锁紧状态，在此过程中，胫节连杆103的上端带动弹性储能元件107伸长，此时，弹性储能元件107处于伸长状态，实现储能；当需要蹬展时，驱动主体3驱动D型轴308带动卷线轮105反转，卷线轮105带动线绳拉动触发滑杆106沿长条孔向靠近腿部侧板101的方向移动，即，触发滑杆106向倒钩109的开口方向移动直至脱离倒钩109，此时，触发滑杆106与倒钩109之间的限位消失，在弹性储能元件107的弹性恢复力的作用下，弹性储能元件107复位，并带动胫节连杆103向远离股节连杆102的方向转动至复位，即，胫节连杆103快速向远离股节连杆102的方向转动，实现蹬展动作，完成跳跃。
[0032] 如图3所示，对拍飞行模块2包括飞行机架201、减速齿轮组、两个摆臂204、两个摆臂基座205和两个扑翼单元，飞行机架201连接驱动主体3中的飞行驱动电机301，两个扑翼单元对称安装于飞行机架201上，减速齿轮组安装于飞行机架201上，且减速齿轮组的输入端连接驱动主体3的第二输出端，摆臂基座205通过轴安装于飞行机架201上，两个摆臂204、两个扑翼单元和两个摆臂基座205一一对应，且摆臂204的一端铰接摆臂基座205上，摆臂基座205连接扑翼单元，两个摆臂204的另一端分别铰接减速齿轮组的两个输出端，进而便于实现对两个摆臂204的控制。
[0033] 减速齿轮组包括一级减速双层齿轮和两个二级减速齿轮203，一级减速双层齿轮包括一级大齿轮202和一级小齿轮208，一级大齿轮202的外周与驱动主体3的输出小齿轮啮合，一级大齿轮202的一侧同轴连接一级小齿轮208，一级小齿轮208的外周分别啮合两个二级减速齿轮203，驱动主体3驱动输出小齿轮转动时，输出小齿轮带动一级大齿轮202转动，一级大齿轮202带动同轴连接的一级小齿轮208转动，一级小齿轮208带动两个二级减速齿轮203同步转动，两个二级减速齿轮203与两个摆臂204一一对应，且摆臂204的一端偏心铰接于二级减速齿轮203一侧，形成曲柄摇杆机构，进而实现扑翼单元的扑动。同时，通过一级减速双层齿轮和二级减速齿轮203的配合，能够是调整扑翼单元的振动频率。
[0034] 扑翼单元包括扑翼骨架206和扑翼膜片207，扑翼骨架206的根部插入摆臂基座205内，且扑翼膜片207的前端粘贴于扑翼骨架206上，扑翼膜片207在扑翼骨架206的摆动下实现扭转变形，进而为基于跳跃‑扑翼复合结构的仿生跃翔机器人提供升力和推力。
[0035] 如图4所示，驱动主体3包括飞行驱动电机301、后端限位架302、机身侧板303、跳跃驱动电机304、前端限位架305、蜗杆306和蜗轮307，前端限位架305上设有凹槽，对拍飞行模块2的飞行机架201安装于凹槽内，机身侧板303连接腿足式跳跃模块1的腿部侧板101，后端限位架302位于两个机身侧板303之间且拼插于机身侧板303的安装孔上，飞行驱动电机301安装于飞行机架201上，且飞行驱动电机301连接一输出小齿轮，输出小齿轮用于连接对拍飞行模块2输入端，并向对拍飞行模块2输出动力，跳跃驱动电机304安装于前端限位架305和后端限位架302之间，跳跃驱动电机304连接蜗杆306，蜗杆306与蜗轮307配合连接，蜗轮307连接腿足式跳跃模块1的D型轴308，进而随着跳跃驱动电机304的动作，带动蜗杆306转动，蜗杆306带动蜗轮307转动，蜗轮307带动D型轴308转动，最终实现将驱动力输出至腿足式跳跃模块1，通过上述设计，能够提高基于跳跃‑扑翼复合结构的仿生跃翔机器人的运动耦合度。
[0036] 如图5所示，尾翼模块4包括尾翼基座401、尾翼骨架402和尾翼膜片403，尾翼基座401安装于驱动主体3的机身侧板303上，尾翼骨架402的根部插入尾翼基座401内，通过尾翼基座401的角度偏置，进而调整尾翼骨架402的安装角度，实现调整俯仰力矩的大小，提高基于跳跃‑扑翼复合结构的仿生跃翔机器人的适应性，尾翼膜片403粘贴于尾翼骨架402上，通过尾翼膜片403与空气相互作用形成俯仰力矩，以此保证飞行时的平衡。
[0037] 本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
