The invention relates to a foot structure of a crawling robot, in particular to a foot structure of a crawling robot used in a slope environment. The invention aims to solve the problems of poor terrain adaptability, poor motion stability and uncontrollable attitude of the crawling robot in the prior art in the slope environment. The foot structure of the crawling robot comprises an ankle joint, a support frame, a sole structure and a control system. Four step motors and joint bearings are used in the ankle joint of the invention. The tilt of the front and back of the foot can be realized by the control system to keep the center of gravity of the fuselage stable. The sole structure adopts four identical and circumferentially uniformly distributed soles, so that the force of the foot structure is uniform, and the shock absorption can be realized under the action of the spring. The main control chip STM32F429IGT is used in the control system. It is connected with four stepper motor driver chips TB6600 and six-axis sensor ATK_MPU6050. It has good terrain adaptability, strong motion stability and controllable attitude in slope environment.
【技术实现步骤摘要】
一种用于斜坡环境下的爬行机器人足部结构
本专利技术涉及一种爬行机器人足部结构，特别是涉及一种用于斜坡环境下的爬行机器人足部结构。
技术介绍
在大自然中，坡度是一种常见的地形环境，且地形多种多样，有大小不一的凹坑、凸起，根据地形可以分为平坦斜坡地形、斜坡凸起地形、斜坡凹坑地形以及由斜坡凸起与斜坡凹坑组合成的复杂斜坡地形等，在复杂的斜坡环境下，为了降低重心，提高运动的稳定性，一般采用爬行机器人，作为爬行机器人关键部件之一的足部结构，其结构设计效果对机器人运动性能具有重大的影响，为了适应复杂的斜坡环境，首先，机器人在爬坡时可以调节重心，以完成爬坡过程，其次，针对爬坡过程中的路面坡度不平，机器人可以实现足部左右高度的调整以及姿态的控制，以适应复杂斜坡地形，最后，足部结构要有一定的减震性能，保证机器人的运动稳定性。中国专利申请：CN201410056686.6公开了一种模块化仿羊足机械足装置，包括接口外壳、脚部安装板、插接结构与脚部机构。虽然可以实现左右倾斜适应倾斜地形并且具有减震性能，但是并不能实现前后的倾斜以适应复杂斜坡环境。中国专利申请：CN201510401243.0公开了一种大承载足式机器人足部机构，采用球头杆，球头杆安装在足底板的圆弧槽内，两者构成球副结构，球副之间为间隙配合。虽然球头杆可绕足底板周向旋转和摆动，但是缺少控制系统，不能准确控制足部运动。在斜坡环境下，现有爬行机器人中缺少既能适应斜坡环境又能对姿态进行控制的功能，为此，本专利技术进行了针对性设计。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有爬行机器人在斜坡环境下地形适应性差，运动稳定性差以及姿态不可控...
【技术保护点】
1.一种用于斜坡环境下的爬行机器人足部结构，其特征在于：所述足部结构包括踝关节（1）、支撑架（2）、足底结构（3）以及控制系统（4），踝关节（1）中采用四个步进电机，通过控制系统（4），第一步进电机（1‑1）通过金属齿轮盘（1‑2）和齿条（1‑3）的传递、关节轴承（1‑8）的配合以及十字轴（1‑18）的限位作用可以实现足部左右倾斜，第二步进电机（1‑10）可以实现足部前后的倾斜，第三步进电机（1‑21）和第四步进电机（1‑23）通过调整顶板（1‑25）左右倾斜，从而实现对机身的姿态调整，踝关节（1）通过轴承支撑架（1‑9）与支撑架（2）转动连接，足底结构（3）采用四个相同且周向均匀分布的足底，与支撑架（2）固定连接，控制系统（4）安装在顶板（1‑25）上，控制系统（4）以主控芯片STM32F429IGT为主，并与四个步进电机驱动芯片TB6600和六轴传感器ATK‑MPU6050控制连接。
【技术特征摘要】
1.一种用于斜坡环境下的爬行机器人足部结构，其特征在于：所述足部结构包括踝关节（1）、支撑架（2）、足底结构（3）以及控制系统（4），踝关节（1）中采用四个步进电机，通过控制系统（4），第一步进电机（1-1）通过金属齿轮盘（1-2）和齿条（1-3）的传递、关节轴承（1-8）的配合以及十字轴（1-18）的限位作用可以实现足部左右倾斜，第二步进电机（1-10）可以实现足部前后的倾斜，第三步进电机（1-21）和第四步进电机（1-23）通过调整顶板（1-25）左右倾斜，从而实现对机身的姿态调整，踝关节（1）通过轴承支撑架（1-9）与支撑架（2）转动连接，足底结构（3）采用四个相同且周向均匀分布的足底，与支撑架（2）固定连接，控制系统（4）安装在顶板（1-25）上，控制系统（4）以主控芯片STM32F429IGT为主，并与四个步进电机驱动芯片TB6600和六轴传感器ATK-MPU6050控制连接。2.根据权利要求1所述一种用于斜坡环境下的爬行机器人足部结构，其特征在于：所述踝关节（1）包括第一步进电机（1-1）、金属齿轮盘（1-2）、齿条（1-3）、连接轴（1-4）、右下方盖板（1-5）、右上方盖板（1-6）、长套筒（1-7）、关节轴承（1-8）、轴承支撑架（1-9）、第二步进电机（1-10）、第一金属盘（1-11）、两个圆螺母（1-12）、短套筒（1-13）、左下方盖板（1-14）、左上方盖板（1-15）、垫圈（1-16）、锁紧螺母（1-17）、十字轴（1-18）、右支撑柱（1-19）、左支撑柱（1-20）、第三步进电机（1-21）、第二金属盘（1-22）、第四步进电机（1-23）、第三金属盘（1-24）、顶板（1-25）；金属齿轮盘（1-2）安装在第一步进电机（1-1）的输出轴上，并与齿条（1-3）啮合，齿条（1-3）与连接轴（1-4）的右端通过销轴连接，右下方盖板（1-5）与右上方盖板（1-6）固定连接且同轴定位在连接轴（1-4）的右端轴肩上，连接轴（1-4）中部轴肩与右端两个相互配合的盖板之间通过长套筒（1-7）定位，关节轴承（1-8）安装在轴承支撑架（1-9）上，关节轴承（1-8）右端通过过盈配合的方式定位在连接轴（1-4）的中部轴肩上，关节轴承（1-8）左端通过两个圆螺母（1-12）定位，左下方盖板（1-14）与左上方盖板（1-15）固定连接且同轴配合在连接轴（1-4）上，一端通过短套筒（1-13）定位，一端通过垫圈（1-16）和锁紧螺母（1-17）定位，右支撑柱（1-19）一端与右上方盖板（1-6）固定连接，一端与顶板（1-25）转动连接，第二金属盘（1-22）安装在第三步进电机（1-21）的输出轴上，并与右支撑柱（1-19）固定连接，第三步进电机（1-21）固定安装在顶板（1-25）上，左支撑柱（1-20）一端与左上方盖板（1-15）固定连接，一端与顶板（1-25）转动连接，第三金属盘（1-24）安装在第四步进电机（1-23）的输出轴上，并与左支撑柱（1-20）固定连接，第四步进电机（1-23）固定安装在顶板（1-25）上，第一金属盘（1-11）安装在第二步进电机（1-10）的输出轴上，且与轴承支撑架（1-9）固定连接，第一步进电机（1-1）与第二步进电机（1-10）固定安装在支撑架（2）上，轴承支撑架（1-9）与支撑架（2）转动连接。3.根据权利要求2所述一种用于斜坡环境下的爬行机器人足部结构，其特征在于：所述足底结构（3）包括四...
【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，宋春宵，刘孟琦，张元，张鹏，刘然，翟士朋，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23
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