一种仿生防滑机器人腿结构制造技术

本发明专利技术公开了一种仿生防滑机器人腿结构，包括动力输出连接件、半圆形腿主体框架、弹性垫片、仿生刚毛。本发明专利技术利用仿生学原理，模拟蟑螂腿部刚毛结构设计了仿生刚毛，该刚毛能够显著增加机器人与物体间的接触力，使得机器人能更好地适应砂石瓦砾、冰冻等复杂地形，有效帮助机器人跨越障碍物；另外，为了减小接触面对仿生刚毛的冲击力以保证机器人运动稳定性，本发明专利技术还结构上设计了弹性垫片，起缓冲作用从而达到减震效果。本发明专利技术设计了一种新型机器人腿结构，该结果简单可靠，可增强机器人适应各种复杂地形能力，提高机器人机动性能，进一步拓宽机器人的应用场景。

A leg structure of a bionic antiskid robot

The invention discloses a leg structure of a bionic antiskid robot, which includes a power output connector, a semicircular leg body frame, an elastic cushion, and a bionic bristle. The invention uses the principle of bionics, simulation of structure design of bionic cockroach leg bristle bristles, the bristles can significantly increase the contact force between the object and the robot, the robot can better adapt to the sand and rubble, ice and other complex terrain, effectively help the robot obstacle crossing; in addition, in order to reduce the impact of the contact face to ensure the robot bionic seta the motion stability, the invention also designs the structure of the elastic gasket, cushion so as to achieve the damping effect. The invention designs a new robot leg structure, which is simple and reliable. It can enhance the robot's ability to adapt to all kinds of complex terrain, improve the mobility of robots, and further extend the application scenarios of robots.

【技术实现步骤摘要】
一种仿生防滑机器人腿结构
本专利技术涉及机器人的机械结构，具体地，涉及一种仿生机器人腿部结构。
技术介绍
常见的机器人腿部结构主要有轮式和多自由度足式两种，轮式的机器人具有结构简单、运动速度快、效率高、易于控制的优点，然而轮式的机器人所可以通过的地面必须是连续的，但是自然环境下很多地面的可通过区域是离散非连续的，而多自由度足式机器人针对地面环境对落足点的规划使其能够通过离散非连续的崎岖地面，但是在其规划落脚点的同时也降低了机器人的行走速度，对于速度要求比较高的场合，显然多自由度足式机器人不适用。为了增强机器人适应各种环境的能力，许多新型的机器人腿部结构被提出，最典型的例子是1999年加拿大麦吉尔大学智能机器中心的机器人专家设计的一款新型的，具有六个半圆形腿的机器人“Rhex”，首次引入半圆形腿的概念，该结构不仅拥有像轮式腿那样具有结构简单、运动速度快、效率高、易于控制的优点，而且能够顺利通过大部分自然界的离散非连续的地形，但在一些特定的环境比如砂石瓦砾、冰冻、沙漠等特殊地形时，该机器人容易打滑，为了解决这样的问题，国内外的一些半圆形腿结构被提出来了。对现有专利检索发现，专利申请公开号：CN104724200A，名称：一种机器人腿部结构。该专利技术提出一种C形腿结构，腿下部附加一个C形腿分支，用弹簧连接，可以减小C形腿本体在重力作用下导致的腿部沉陷，适用于沙漠下行走，由于其C型腿分支表面光滑，在冰雪的路面很容易发生打滑的问题，另外由于附加的C形腿分支，会导致腿的笨重，相对降低机器人的灵活性。专利申请公开号：CN104118487A，名称：C型机器人腿部机构。该专利技术提出一种新型C型机器人腿部机构用于机器人在沙地中快速稳定行走和防滑，该腿结构亦是为适应沙漠的特殊环境而设计的，不适用于砂石瓦砾等障碍物众多的路面。针对现有的半圆形腿结构的机器人在一些特定的环境易发生打滑的问题，本专利技术提出一种仿生防滑机器人腿结构，能够极大的增加机器人的抓地力，使其稳定高效的运行。
技术实现思路
本专利技术针提供一种仿生防滑机器人腿结构，增加机器人对接触面的抓地力，使机器人更好的适应砂石瓦砾、冰冻等复杂地形，帮助机器人顺利跨越障碍物。构思的由来：现实生活中的蟑螂几乎无孔不入，而且运动速度非常快，每步只需50ms，速度可达20cm/s，它可以轻易爬过3倍于其身高的障碍物而无需减速，对不同环境具有很强的适应性。对其腿部研究发现，每只蟑螂腿上都有分布着较为整齐的刚毛，每条刚毛的指向刚好与蟑螂的运动方向相反。当蟑螂在复杂路面运动或跨防滑碍物时，刚毛触及到接触面，使腿不会向后打滑，使蟑螂快速通过。针对现有半圆腿式机器人在平地或障碍物上坡时易出现向后打滑的问题，在越过障碍物下坡时易出现向前打滑的问题，结合接触面的复杂，再根据从蟑螂腿部刚毛获取的灵感，提出一种仿生防滑机器人腿结构，参照图5，该结构的仿生刚毛(4)相对腿呈不同角度固定，以便适应各种复杂接触面。本专利技术采用的技术方案，参照图1，一种仿生防滑机器人腿结构，包括动力输出连接件(1)、半圆形腿主体框架(2)、弹性垫片(3)、仿生刚毛(4)；半圆形腿主体框架(2)为该防滑机器人腿结构的主体支撑结构，半圆形腿主体框架(2)为弧形曲面结构；半圆形腿主体框架(2)的顶部设有动力输出连接件(1)，弹性垫片(3)固定在半圆形腿主体框架(2)的外围周向位置；弹性垫片(3)的外围周向固定有仿生刚毛(4)；所述半圆形腿主体框架(2)的底部设有水平内凹槽，用以提升半圆形腿主体框架(2)的支撑能力。所述仿生刚毛(4)为锥形体，其中，锥形体的圆面固定在弹性垫片(3)上，锥形体的尖角与该防滑机器人腿结构的运动面运动时相接触；所述各仿生刚毛(4)沿弹性垫片(3)的轴向位置布置组成防滑刚毛组；各防滑刚毛组沿弹性垫片(3)的周向位置等距或不等距布置，共同组成该防滑机器人腿结构的防滑结构。所述防滑刚毛组的各仿生刚毛(4)的锥形体尖角呈不同角度布置。所述半圆形腿主体框架(2)由橡或玻璃纤维弹性材料加工而成。所述弹性垫片(3)由橡胶弹性材料加工而成；弹性垫片(3)的外围周向位置上设有与各仿生刚毛(4)对应的安装孔，各安装孔的方向不同，以便使仿生刚毛(4)在弹性垫片(3)上呈不同角度安装。动力输出连接件(1)的中间设有连接孔，仿生防滑机器人的驱动系统通过连接孔驱动该仿生防滑机器人腿。本专利技术技术方案与现有的技术相比，其有益效果如下：1、结构简单，采用半圆形结构，可以保证腿部的轻质与简便，由于腿部的运动只有一个旋转方向的自由度，有利于机器人快速行走。2、采用弹性垫片(3)起到减震的作用，一定程度上减小接触面对仿生刚毛(4)的冲击，保证机器人运动的稳定性。3、仿生刚毛(4)在弹性垫片(3)上呈不同角度安装，当腿接触到障碍物或者环境的表面时，总找到合适的刚毛勾住接触面，提供关键的抓地力，帮助机器人快速越过障碍物和复杂环境，以应对各种复杂的环境。附图说明图1是一种仿生防滑机器人腿结构的结构示意图。图2是半圆形腿主体框架示意图。图3是弹性垫片示意图。图4是仿生刚毛示意图。图5是弹性垫片装上仿生刚毛后的局部示意图。图中：1、动力输出连接件，2、半圆形腿主体框架，3、弹性垫片，4、仿生刚毛。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对于本专利技术作进一步的说明。如图1所示，一种仿生防滑机器人腿结构，本实施例是由动力输出连接件(1)、半圆形腿主体框架(2)、弹性垫片(3)和仿生刚毛(4)组成。动力输出连接件(1)，连接机器人动力提供装置与所述的半圆形腿主体框架(2)；弹性垫片(3)，与所述的半圆形腿主体框架(2)固定连接，所述的弹性垫片(3)包裹在所述的半圆形腿主体框架(2)外围；仿生刚毛(4)，与所述的弹性垫片(3)呈不同角度固定连接。图2所示是所述的半圆形腿主体框架(2)，要求其加工的材料具有一定的弹性，韧性好，且密度较小，如聚甲醛、玻璃纤维材料。半圆形腿主体框架(2)上端开有孔，通过螺丝紧固件与动力输出连接件(1)连接。图3为弹性垫片(3)，由具有一定的弹性材料加工而成，且其与地面接触的部分留有一定数量的安装孔，每个安装孔的方向不同，以便使仿生刚毛(4)在弹性垫片(3)上呈不同角度固定。图4为仿生刚毛(4)，形状为蟑螂腿刚毛的圆锥形。图5为弹性垫片(3)装上仿生刚毛(4)后的局部示意图，仿生刚毛(4)在弹性垫片上呈不同角度固定，以便为不同接触面提供到合适的抓地力。最后要说明的是：以上实施例仅用于说明本专利技术而并非限制本专利技术所描述的技术方案，因此尽管本说明书参照上述实施例已经进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本专利技术进行修改或等同替换，而一切不脱离专利技术精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本专利技术的权利要求范围当中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿生防滑机器人腿结构，其特征在于：该仿生防滑机器人腿结构包括动力输出连接件(1)、半圆形腿主体框架(2)、弹性垫片(3)、仿生刚毛(4)；半圆形腿主体框架(2)为该防滑机器人腿结构的主体支撑结构，半圆形腿主体框架(2)为弧形曲面结构；半圆形腿主体框架(2)的顶部设有动力输出连接件(1)，弹性垫片(3)固定在半圆形腿主体框架(2)的外围周向位置；弹性垫片(3)的外围周向固定有仿生刚毛(4)；所述半圆形腿主体框架(2)的底部设有水平内凹槽，用以提升半圆形腿主体框架(2)的支撑能力；所述仿生刚毛(4)为锥形体，其中，锥形体的圆面固定在弹性垫片(3)上，锥形体的尖角与该防滑机器人腿结构的运动面运动时相接触；各仿生刚毛(4)沿弹性垫片(3)的轴向位置布置组成防滑刚毛组；各防滑刚毛组沿弹性垫片(3)的周向位置等距或不等距布置，共同组成该防滑机器人腿结构的防滑结构；所述防滑刚毛组的各仿生刚毛(4)的锥形体尖角呈不同角度布置；所述弹性垫片(3)由橡胶弹性材料加工而成；弹性垫片(3)的外围周向位置上设有与各仿生刚毛(4)对应的安装孔，各安装孔的方向不同，以便使仿生刚毛(4)在弹性垫片(3)上呈不同角度安装。...

【技术特征摘要】
1.一种仿生防滑机器人腿结构，其特征在于：该仿生防滑机器人腿结构包括动力输出连接件(1)、半圆形腿主体框架(2)、弹性垫片(3)、仿生刚毛(4)；半圆形腿主体框架(2)为该防滑机器人腿结构的主体支撑结构，半圆形腿主体框架(2)为弧形曲面结构；半圆形腿主体框架(2)的顶部设有动力输出连接件(1)，弹性垫片(3)固定在半圆形腿主体框架(2)的外围周向位置；弹性垫片(3)的外围周向固定有仿生刚毛(4)；所述半圆形腿主体框架(2)的底部设有水平内凹槽，用以提升半圆形腿主体框架(2)的支撑能力；所述仿生刚毛(4)为锥形体，其中，锥形体的圆面固定在弹性垫片(3)上，锥形体的尖角与该防滑机器人腿结构的运动面运动时相接触；各仿生刚毛(4)沿弹性垫片(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓庆，李诚，阮晓钢，张超，陈志刚，肖尧，林佳，柴洁，陈岩，伊朝阳，刘冰，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11