机器人仿生足及具有其的机器人制造技术

本发明专利技术提供了一种机器人仿生足及具有其的机器人，该仿生足包括基板、爪子组件、第一支撑足、第一弹性组件、跟骨支撑件、第二导杆、第二支撑足、第二弹性组件、第一、第二和第三转动件，爪子组件包括第一导杆、第一连接杆、第二连接杆、爪子和支撑杆，第一导杆可移动地设置在基板上，第一连接杆的一端与第一导杆的一端固定连接，第一连接杆的另一端与第二连接杆的一端可转动连接，爪子分别与第二连接杆和支撑杆可转动连接，第一弹性组件位于基板和第一支撑足之间，第二导杆可移动地设置在跟骨支撑件上，第二弹性组件位于基板和第二支撑足之间。应用本发明专利技术的技术方案，以解决现有技术中四足机器人快速稳定运动能力差、容易打滑的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
机器人仿生足及具有其的机器人
本专利技术涉及移动机器人
，尤其涉及一种机器人仿生足及具有其的机器人。
技术介绍
四足机器人是目前移动机器人的研究热点，也是足式移动机器人领域的一个重要分支。四足机器人可以翻越沟槽和凸台等障碍物，对环境具有极强的适应性、灵活性，有望在未来被大量应用于抗灾救险、野外作业、极地考察、太空探索、军事侦察巡逻领域。但是机器人的快速稳定运动、强环境适应性仍然是一项重大挑战，因此进一步提升四足机器人的快速稳定奔跑能力，以及对复杂地形的适应性仍将是未来四足机器人的发展方向。而足部是提高四足机器人运动性能的关键部位，但目前很少研究人员关注四足机器人的足部设计。国内外绝大多数性能优异的四足机器人的足简单设计成球形足或柱形足，足端与地面的点或线接触使得四足机器人的抓地能力较弱，在高速运动中容易打滑，极大地影响了四组机器人的运动性能。
技术实现思路
本专利技术提供了一种机器人仿生足及具有其的机器人，能够解决现有技术中四足机器人快速稳定运动能力差、容易打滑的技术问题。根据本专利技术的一方面，提供了一种机器人仿生足，机器人仿生足包括：基板；爪子组件，爪子组件包括第一导杆、第一连接杆、第二连接杆、爪子和支撑杆，第一导杆沿竖直方向可移动地设置在基板上，支撑杆的一端固定设置在基板的上部，第一连接杆的一端与第一导杆的一端固定连接，第一连接杆的另一端与第二连接杆的一端可转动连接，爪子分别与第二连接杆的另一端和支撑杆的另一端可转动连接；第一支撑足，第一支撑足固定设置在第一导杆的另一端；第一弹性组件，第一弹性组件设置在基板的下部且位于基板和第一支撑足之间；跟骨支撑件，跟骨支撑件固定设置在基板的上部；第二导杆，第二导杆沿竖直方向可移动地设置在跟骨支撑件上；第二支撑足，第二支撑足固定设置在第二导杆上；第二弹性组件，第二弹性组件设置在基板的下部且位于基板和第二支撑足之间；第一转动件，第一转动件绕第一方向可转动地设置在跟骨支撑件上；第二转动件，第二转动件绕第二方向可转动地设置第一转动件上；第三转动件，第三转动件绕第三方向可转动地设置在第二转动件上，第一方向、第二方向和第三方向彼此相互垂直；其中，当仿生足触地时，第一弹性组件和第二弹性组件均处于压缩状态，爪子朝向靠近地面方向运动以抓紧地面；当仿生足离地时，第一弹性组件和第二弹性组件处于伸长状态，爪子朝向远离地面的方向运动以离开地面。进一步地，第一弹性组件包括第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧，第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧依次套设在第一导杆的外侧且与第一支撑足固定连接，第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧的长度依次增大；和/或第二弹性组件包括第四弹簧、第五弹簧和第六弹簧，第四弹簧、第五弹簧和第六弹簧依次套设在第二导杆的外侧且与第二支撑足固定连接，第四弹簧、第五弹簧和第六弹簧的长度依次增大。进一步地，机器人仿生足还包括第一转动阻尼、第二转动阻尼和第三转动阻尼，第一转动阻尼设置在跟骨支撑件和第一转动件的转动连接处，第二转动阻尼设置在第一转动件和第二转动件的转动连接处，第三转动阻尼设置在第二转动件和第三转动件的转动连接处。进一步地，第一转动阻尼、第二转动阻尼和第三转动阻尼均包括扭簧。进一步地，跟骨支撑件具有第一限位槽，第一限位槽用于限制第一转动件绕第一方向相对于跟骨支撑件的转动角度；第一转动件具有第二限位槽，第二限位槽用于限制第二转动件绕第二方向相对于第一转动件的转动角度；第二转动件具有第三限位槽，第三限位槽用于限制第三转动件绕第三方向相对于第二转动件的转动角度。进一步地，爪子组件还包括第一直线轴承和直线轴承座，直线轴承座固定设置在基板上，第一直线轴承设置在直线轴承座内，第一导杆与第一直线轴承相配合；和/或机器人仿生足还包括第二直线轴承，第二直线轴承设置在跟骨支撑件内，第二导杆与第二直线轴承相配合。进一步地，爪子组件还包括第一深沟球轴承、第二深沟球轴承和第三深沟球轴承，第一深沟球轴承设置在第一连接杆与第二连接杆之间，第二深沟球轴承设置在第二连接杆与爪子之间，第三深沟球轴承设置在爪子与支撑杆之间。进一步地，机器人仿生足包括多个爪子组件、多个第一支撑足和多个第一弹性组件，多个爪子组件间隔设置在基板上，多个爪子组件、多个第一支撑足和多个第一弹性组件一一对应设置。进一步地，第一支撑足和第二支撑足均包括支撑足垫和支撑足垫套，支撑足垫套设置在支撑足垫的外侧，支撑足垫由钢材制成，支撑足垫套由橡胶制成。根据本专利技术的另一方面，提供了一种机器人，机器人包括机身和多个机器人仿生足，任一机器人仿生足均为如上所述的机器人仿生足，多个机器人仿生足与机身相连接。应用本专利技术的技术方案，提供了一种机器人仿生足，该机器人仿生足通过设置爪子组件、第一导杆和第一弹性组件，当仿生足触地时，第一支撑足首先与地面接触，地面反力经第一支撑足推动第一导杆向上运动，同时第一弹性组件受到压缩，经过第一连接杆和第二连接杆推动爪子伸出以抓紧地面；在仿生足离地时，由于压力消失，受到压缩的第一弹性组件伸长并推动第一支撑足和第一导杆方向运动，最后使爪子收缩以离开地面，此种方式极大地提高了机器人的抓地力，抑制机器人在运动过程中的打滑，提高了机器人的快速稳定运动能力。此外，本专利技术通过跟骨支撑件、第二导杆、第一转动件、第二转动件和第三转动件仿生设计了柔顺踝关节，通过三个串联的转动副实现了动物踝关节的三个转动自由度，扩大了机器人的运动范围。附图说明所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本专利技术的实施例，并与文字描述一起来阐释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了根据本专利技术的具体实施例提供的机器人仿生足的主视图；图2示出了根据本专利技术的具体实施例提供的机器人仿生足的轴测图；图3示出了根据本专利技术的具体实施例提供的爪子组件的主视图；图4示出了根据本专利技术的具体实施例提供的第一弹性组件与第一支撑足连接的示意图；图5示出了根据本专利技术的具体实施例提供的踝关节的主视图；图6示出了图5中提供的踝关节的左视图；图7示出了根据本专利技术的具体实施例提供的基板的主视图；图8示出了根据本专利技术的具体实施例提供的基板的左视图；图9示出了根据本专利技术的具体实施例提供的爪子的主视图。其中，上述附图包括以下附图标记：10、基板；20、爪子组件；21、第一导杆；22、第一连接杆；23、第二连接杆；24、爪子；25、支撑杆；26、第一直线轴承；27、直线轴承座；30、第一支撑足；301、支撑足垫；302、支撑足垫套；40、第一弹性组件；41、第一弹簧；42、第二弹簧；43、第三弹簧；50、跟骨支撑件；60、第二导杆；70、第二支撑足；701、支撑足垫；702、支撑足垫套；80、第二弹性组件；81、第四弹簧；82、第五弹簧；83、第六弹簧；90、第一转动件；100、第二转动件；11本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人仿生足，其特征在于，所述机器人仿生足包括：/n基板(10)；/n爪子组件(20)，所述爪子组件(20)包括第一导杆(21)、第一连接杆(22)、第二连接杆(23)、爪子(24)和支撑杆(25)，所述第一导杆(21)沿竖直方向可移动地设置在所述基板(10)上，所述支撑杆(25)的一端固定设置在所述基板(10)的上部，所述第一连接杆(22)的一端与所述第一导杆(21)的一端固定连接，所述第一连接杆(22)的另一端与所述第二连接杆(23)的一端可转动连接，所述爪子(24)分别与所述第二连接杆(23)的另一端和所述支撑杆(25)的另一端可转动连接；/n第一支撑足(30)，所述第一支撑足(30)固定设置在所述第一导杆(21)的另一端；/n第一弹性组件(40)，所述第一弹性组件(40)设置在所述基板(10)的下部且位于所述基板(10)和所述第一支撑足(30)之间；/n跟骨支撑件(50)，所述跟骨支撑件(50)固定设置在所述基板(10)的上部；/n第二导杆(60)，所述第二导杆(60)沿竖直方向可移动地设置在所述跟骨支撑件(50)上；/n第二支撑足(70)，所述第二支撑足(70)固定设置在所述第二导杆(60)上；/n第二弹性组件(80)，所述第二弹性组件(80)设置在所述基板(10)的下部且位于所述基板(10)和所述第二支撑足(70)之间；/n第一转动件(90)，所述第一转动件(90)绕第一方向可转动地设置在所述跟骨支撑件(50)上；/n第二转动件(100)，所述第二转动件(100)绕第二方向可转动地设置所述第一转动件(90)上；/n第三转动件(110)，所述第三转动件(110)绕第三方向可转动地设置在所述第二转动件(100)上，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向彼此相互垂直；/n其中，当所述仿生足触地时，所述第一弹性组件(40)和所述第二弹性组件(80)均处于压缩状态，所述爪子(24)朝向靠近地面方向运动以抓紧地面；当所述仿生足离地时，所述第一弹性组件(40)和所述所述第二弹性组件(80)处于伸长状态，所述爪子(24)朝向远离地面的方向运动以离开地面。/n...

【技术特征摘要】
1.一种机器人仿生足，其特征在于，所述机器人仿生足包括：
基板(10)；
爪子组件(20)，所述爪子组件(20)包括第一导杆(21)、第一连接杆(22)、第二连接杆(23)、爪子(24)和支撑杆(25)，所述第一导杆(21)沿竖直方向可移动地设置在所述基板(10)上，所述支撑杆(25)的一端固定设置在所述基板(10)的上部，所述第一连接杆(22)的一端与所述第一导杆(21)的一端固定连接，所述第一连接杆(22)的另一端与所述第二连接杆(23)的一端可转动连接，所述爪子(24)分别与所述第二连接杆(23)的另一端和所述支撑杆(25)的另一端可转动连接；
第一支撑足(30)，所述第一支撑足(30)固定设置在所述第一导杆(21)的另一端；
第一弹性组件(40)，所述第一弹性组件(40)设置在所述基板(10)的下部且位于所述基板(10)和所述第一支撑足(30)之间；
跟骨支撑件(50)，所述跟骨支撑件(50)固定设置在所述基板(10)的上部；
第二导杆(60)，所述第二导杆(60)沿竖直方向可移动地设置在所述跟骨支撑件(50)上；
第二支撑足(70)，所述第二支撑足(70)固定设置在所述第二导杆(60)上；
第二弹性组件(80)，所述第二弹性组件(80)设置在所述基板(10)的下部且位于所述基板(10)和所述第二支撑足(70)之间；
第一转动件(90)，所述第一转动件(90)绕第一方向可转动地设置在所述跟骨支撑件(50)上；
第二转动件(100)，所述第二转动件(100)绕第二方向可转动地设置所述第一转动件(90)上；
第三转动件(110)，所述第三转动件(110)绕第三方向可转动地设置在所述第二转动件(100)上，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向彼此相互垂直；
其中，当所述仿生足触地时，所述第一弹性组件(40)和所述第二弹性组件(80)均处于压缩状态，所述爪子(24)朝向靠近地面方向运动以抓紧地面；当所述仿生足离地时，所述第一弹性组件(40)和所述所述第二弹性组件(80)处于伸长状态，所述爪子(24)朝向远离地面的方向运动以离开地面。


2.根据权利要求1所述的机器人仿生足，其特征在于，所述第一弹性组件(40)包括第一弹簧(41)、第二弹簧(42)和第三弹簧(43)，所述第一弹簧(41)、所述第二弹簧(42)和所述第三弹簧(43)依次套设在所述第一导杆(21)的外侧且与所述第一支撑足(30)固定连接，所述第一弹簧(41)、所述第二弹簧(42)和所述第三弹簧(43)的长度依次增大；和/或所述第二弹性组件(80)包括第四弹簧(81)、第五弹簧(82)和第六弹簧(83)，所述第四弹簧(81)、所述第五弹簧(82)和所述第六弹簧(83)依次套设在所述第二导杆(60)的外侧且与所述第二支撑足(70)固定连接，所述第四弹簧(81)、所述第五弹簧(82)和所述第六弹簧(83)的长度依次增大。


3.根据权利要求1所述的机器人仿生足，其特征在于，所述机器人仿生足还包括第一转动阻尼(120)、第二转动阻尼(130)和第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀丽，黄森威，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11