一种足部结构及多足机器人制造技术

本申请提供一种足部结构及多足机器人。足部结构包括足部主体、多个支撑腿、弹性件和检测装置。当足部结构在行走面行走时，多个支撑腿的第二抵接部先接触到行走面，在冲击力作用下，第二抵接部和第一抵接部沿着枢接部做杠杆运动，使第一抵接部挤压弹性件，弹性件一方面吸收和衰减剩下的冲击力及震动，另一方面挤压检测装置，检测装置将检测到的弹性件力或距离数据的变化传递给控制系统，进而判断并精准控制足部触地状态。本申请足部结构在各个方向都能起到较好的缓冲减震效果，足端抓地稳定性好，而且可以通过精准检测并控制抓地力，精准的控制足端稳定触地行走。的控制足端稳定触地行走。的控制足端稳定触地行走。

【技术实现步骤摘要】
一种足部结构及多足机器人


[0001]本申请涉及机器人领域，具体而言，涉及一种足部结构及多足机器人。

技术介绍

[0002]随着科技的不断进步，仿生机器人被国内外众多企业、研究所和高校广泛关注，鉴于足式机器人应用场景较为多样化，有凹凸不平的坑洼地面、楼梯、鹅卵石路面、斜坡等，在这些路面上行走时，会受到来自垂直地面方向和水平方向的冲击力，该冲击会导致足端和地面之间产生较大滑移，从而使机器人自身姿态失稳。机器人大腿和小腿的摆动，又会导致机器人不平衡力的增加，加剧机器人自身抖动；而机器人足端直接和地面产生接触，为机器人提供稳定支撑及摩擦，是仿生机器人的核心组件之一；如果足端无法快速吸收、衰减来自地面的冲击力，这部分力将会通过腿部连杆传递到电机及躯干，将会使机器人电机及躯干承受较大的冲击力，而导致本体产生抖动，增加控制难度及结构件的损坏风险。同时，机器人靠足端支撑于地面，机器人运动时足端和地面处于摩擦状态，足端属于易磨损部件；因此，一个性能优良的足端不仅可以有效的吸收、衰减来自地面的冲击力，同时可以衰减足式机器人自身电机、减速机、大腿和小腿动摆动产生的动不平衡力引起的振动，还可以减少足端在地面上的滑移，提高自身姿态稳定性和减小控制难度，而且还具有良好的耐磨性能。
[0003]鉴于以上问题，目前本领域常规做法为采用空心球形橡胶加充气的结构，然后将橡胶用胶水粘接在足端，橡胶自身作为一个充气弹簧来达到缓冲减震的目的；但是该类足端在反复冲击力下，易出现脱胶，而且该类足端气压过大，反弹力也比较大，会使橡胶和地面之间产生较大滑移，胎压过低，又会导致足端变形较大，一旦出现漏气，足端会失效；也有一些直接或间接利用弹簧与足端连接来缓冲减震，但弹簧的调整力忽大忽小，不稳定也不好控制，无法做到精准控制；还有一些足部在与地面接触时，利用膨胀气囊压缩排气，起到缓冲减震的作用，同时脚趾板向外展开，达到缓冲防震效果，但膨胀气囊耐磨性能差、寿命短，而且每次足部与地面接触都要充气排气，操作较复杂。

技术实现思路

[0004]本专利技术的专利技术目的在于：针对现有足式机器人的足端在触地行走时，易受各个方向的冲击力，难以各个方向都进行很好的缓冲减震，导致自身姿态稳定性差及控制难度大，足端各个方向抓地力不稳定，忽大忽小，难以精准检测抓地力并精准控制其稳定行走的问题，提供一种在各个方向都能起到较好的缓冲减震效果，足端抓地稳定性好，而且可以通过精准检测并控制抓地力，精准的控制足端稳定触地行走。
[0005]为此，本专利技术对现有多足机器人的足端结构进行了全新的设计，具体方案如下：第一方面，本申请提供了一种足部结构，供物体接触行走面，包括：足部主体，所述足部主体设有第一安装槽以及周向围绕形成所述第一安装槽的侧壁；定义垂直于所述行走面的方向为支撑方向，所述第一安装槽沿着支撑方向具有相对设置的顶壁和底壁；
多个支撑腿，每一所述支撑腿包括枢接部，枢接于所述第一安装槽的侧壁，自所述枢接部朝向所述第一安装槽内延伸形成第一抵接部，自所述枢接部远离所述第一安装槽且朝向所述行走面延伸形成第二抵接部，以接触所述行走面，每一所述支撑腿的所述第一抵接部和所述第二抵接部被构造成沿着所述枢接部做杠杆运动；弹性件，收容于所述第一安装槽内，至少部分的所述弹性件设置于多个所述支撑腿的多个所述第一抵接部内侧且能够沿着所述第一抵接部的枢转路径发生弹性形变；检测装置，所述检测装置设于所述顶壁和所述底壁之间，且沿着所述支撑方向压接所述弹性件以检测弹性形变力或弹性形变距离，若检测到所述弹性件的弹性形变力或弹性形变距离到达预设阀值，则判断所述足部结构到达支撑稳定状态；其中，弹性形变距离为弹性件沿着第一抵接部枢转路径发生弹性形变的尺寸。
[0006]在上述技术方案中，当足部结构在行走面上行走时，支撑腿的第二抵接部先接触到行走面，垂直于行走面方向的冲击力作用在多个支撑腿的第二抵接部上，第二抵接部可以先吸收一部分冲击力并提供良好的摩擦，然后在冲击力的作用下，第二抵接部和第一抵接部沿着枢接部做杠杆运动，使第一抵接部挤压弹性件，使其发生弹性形变，弹性件一方面吸收和衰减剩下的冲击力及震动，另一方面挤压检测装置，检测装置将检测到的弹性件力或距离数据的变化传递给控制系统，若检测到弹性件的弹性形变力或弹性形变距离到达预设阀值，则判断足部结构到达支撑稳定状态，也即是设置的触地状态，以此控制进行下一个足部的触地，通过检测足端真实的触地情况并将准确的压力数值反馈给足式机器人上位机进行判断其是否触地，可以精准的控制足部的抓地力，使每个足部的行走频率及抓地力一致，进而更好的保证各足部的稳定行走。
[0007]此外，该足部结构采用多个支撑腿，多个支撑腿底部有多个小平面与接触面接触；同时，多个支撑腿沿侧壁周向分布，保证所述足部结构在触地时，所述足部结构在任意方向上均具有较好的缓冲性能，且能有效防止足底和地面之间的滑移。
[0008]进一步的，传统胶粘方式在交变载荷冲击下容易脱落失效，脱落后维护比较困难，而本申请采用机械配合的方式将弹性件及支撑腿安装在足部主体上，在交变载荷的作用下，可以有效的防止产生脱落风险，即便弹性件和支撑腿出现磨损，可以快速便捷高效的进行更换。
[0009]作为本申请的一种可选技术方案，所述检测装置设于所述顶壁或所述底壁。
[0010]作为本申请的一种可选技术方案，所述检测装置为压力传感器或距离传感器。
[0011]作为本申请的一种可选技术方案，所述弹性件夹设于所述顶壁和所述底壁之间且所述弹性件的部分沿着垂直于所述支撑方向的方向发生径向变形，每一所述第一抵接部抵接于所述弹性件的径向变形的部分。
[0012]在上述技术方案中，所述底壁可拆卸，便于更换弹性件、支撑腿等；当所述支撑腿的第二抵接部未接触行走面时，所述弹性件的部分沿着垂直于所述支撑方向的方向发生径向变形，每一所述第一抵接部抵接于所述弹性件的最大径向变形的部分。当所述支撑腿的第二抵接部接触行走面时，在冲击力的作用下，第二抵接部和第一抵接部沿着枢接部做杠杆运动，使第一抵接部挤压弹性件，使其发生弹性形变，弹性件一方面吸收和衰减剩下的冲击力及震动，另一方面挤压检测装置，检测装置将检测到的弹性件力或距离数据的变化传递给控制系统，若检测到弹性件的弹性形变力或弹性形变距离到达预设阀值，则判断足部
结构到达支撑稳定状态，也即是设置的触地状态。
[0013]作为本申请的一种可选技术方案，所述侧壁对应每一所述支撑腿凹设形成第一缺口，所述底壁对应每一所述支撑腿凹设形成第二缺口，每一所述支撑腿通过所述第一缺口和所述第二缺口枢接于所述第一安装槽的侧壁，所述第一缺口和所述第二缺口用于让位所述支撑腿的杠杆运动。
[0014]在上述技术方案中，所述支撑腿的第一抵接部通过所述第二缺口伸入所述第一安装槽，所述支撑腿的枢接部通过第一缺口与所述侧壁枢接，当所述支撑腿的第二抵接部接触行走面时，在冲击力的作用下，所述第一抵接部和第二抵接部沿着枢接部的枢转路径转动，也即是所谓的杠杆运动。
[0015]作为本申请的一种可选技术方案，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种足部结构，供物体接触行走面，其特征在于，包括：足部主体，所述足部主体设有第一安装槽以及周向围绕形成所述第一安装槽的侧壁；定义垂直于所述行走面的方向为支撑方向，所述第一安装槽沿着支撑方向具有相对设置的顶壁和底壁；多个支撑腿，每一所述支撑腿包括枢接部，枢接于所述第一安装槽的侧壁，自所述枢接部朝向所述第一安装槽内延伸形成第一抵接部，自所述枢接部远离所述第一安装槽且朝向所述行走面延伸形成第二抵接部，以接触所述行走面，每一所述支撑腿的所述第一抵接部和所述第二抵接部被构造成沿着所述枢接部做杠杆运动；弹性件，收容于所述第一安装槽内，至少部分的所述弹性件设置于多个所述支撑腿的多个所述第一抵接部内侧且能够沿着所述第一抵接部的枢转路径发生弹性形变；检测装置，所述检测装置设于所述顶壁和所述底壁之间，且沿着所述支撑方向压接所述弹性件以检测弹性形变力或弹性形变距离，若检测到所述弹性件的弹性形变力或弹性形变距离到达预设阀值，则判断所述足部结构到达支撑稳定状态。2.根据权利要求1所述的足部结构，其特征在于，所述检测装置设于所述顶壁或所述底壁。3.根据权利要求1所述的足部结构，其特征在于，所述检测装置为压力传感器或距离传感器。4.根据权利要求1所述的足部结构，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨阳，张金林，向星灿，叶鹏，
申请(专利权)人：广东博智林智能制造有限公司，
类型：发明
国别省市：