一种用于改善双足机器人行走稳定性的一体化踝足系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于改善双足机器人行走稳定性的一体化踝足系统，该系统包括机器人小腿及踝部驱传动系统、二自由度踝关节、仿生学设计足部、足部感知与数据处理模块；其中踝部驱传动系统集成于小腿内部空间，足部感知与数据处理模块集成于足部本体，整套系统设计紧凑且一体化程度高。所述足部包含前掌被动关节和后跟缓冲模块，可有效缓冲足部受到的路面冲击，并实现仿人步态行走，提高机器人稳定性和运动能力。该系统小腿处集成并联直线驱动系统，保证踝部驱动性能的同时，减少驱传动系统部件外露。系统内部的各类传感器用于采集路面和踝足系统本身姿态信息，并通过数据处理模块，实现在非平整路面下对踝足系统的自适应性姿态调整。姿态调整。姿态调整。

【技术实现步骤摘要】
一种用于改善双足机器人行走稳定性的一体化踝足系统


[0001]本专利技术属于机器人
，尤其涉及一种用于改善双足机器人行走稳定性的一体化踝足系统。

技术介绍

[0002]双足机器人是一种模仿人类身体结构，利用下肢的腿足结构行走的机器人。双足式结构显著增强了机器人的地形适应能力，相较于轮式运动机器人可在一些非平整路面上移动和完成任务。通过大步长仿人步态行走等方式，也可以使得机器人的运动性能得以提升。当前双足机器人已具备一定的稳定行走能力和抵抗外界干扰能力，并可利用布置于躯干处的各类传感器感知身体姿态，保持身体平衡。但由于双足机器人的结构特性，其直接触地部位和运动关节为足部和踝部，采用基于躯干姿态的稳定控制方式，由于传感器距离足踝部较远对足部运动姿态估计的准确性较差，容易造成足部姿态控制不到位，直接影响机器人足部支撑的稳定性。使用同时具备驱动运动和传感处理能力的一体化集成式机器人踝足系统，可将姿态感知和稳定性控制部分直接作用于与地面接触的踝足部分，有效提升机器人稳定控制效率，改善机器人行走稳定性。同时高度紧凑和一体化设计的踝足系统，可作为双足机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于改善双足机器人行走稳定性的一体化踝足系统，其特征在于，包括机器人小腿(1)、踝部驱动传动系统、二自由度踝关节、仿生学设计足部；所述踝部驱动传动系统位于小腿(1)内，小腿(1)与二自由度踝关节连接；所述二自由度踝关节(5)的另一端与仿生学设计足部连接；所述仿生学设计足部包括依次连接的足前掌(11)、足本体(10)和足后跟(6)；所述足前掌(11)上设置有被动式弹性关节(9)，所述足后跟(6)上设置有缓冲减震块(7)。2.根据权利要求1所述的用于改善双足机器人行走稳定性的一体化踝足系统，其特征在于，所述足前掌(11)上设置的被动式弹性关节(9)的设计参数表示为：其中，k为弹性元件的弹性系数，E为弹性元件的弹性模量，d为弹性元件的材料直径，D
m
为弹性元件的中径，F为前掌关节所能承受的最大载荷，N为弹性元件有效圈数，R为前掌关节所受载荷的力臂，n为弹性元件的数量，为前掌转动角度。3.根据权利要求1所述的用于改善双足机器人行走稳定性的一体化踝足系统，其特征在于，所述足本体(10)与二自由度踝关节(5)连接。4.根据权利要求1所述的用于改善双足机器人行走稳定性的一体化踝足系统，其特征在于，所述足后跟(6)的后端设计为曲面，所述足前掌(11)的前端设计为曲面。5.根据权利要求1所述的用于改善双足机器人行走稳定性的一体化踝足系统，其特征在于，所述足后跟(6)上设置的缓冲减震块(7)的设计参数表示为：其中，σ
p
为后跟缓冲过程所受最大应力，ε为后跟缓冲过程产生的变形量，K为后跟缓冲材料形状系数，E为后跟缓冲材料弹性模量，h0为后跟原始厚度，h为缓冲材料压缩后的后跟厚度。6.根据权利要求1所述的用于改善双足机器人行走稳定性的一体化踝足系统，其特征在于，所述踝部驱动传动系统包括驱动电机(2)、增速器(13)、滚珠丝杆(3)、传动连杆(4)和直线导轨(12)；...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈方岩，聂大明，杜睿龙，顾建军，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：