【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人，更具体的说是涉及一种仿生机器人足部结构优化测试方法及优化测试平台。
技术介绍
1、近年来，腿足式机器人的发展已经取得一定程度的进步。现有的腿足式机器人已经可以在平面上或者阶梯上行走。但是其所能活动的范围仍然很有限，在泥泞、沼泽或砂石等复杂多栖地面中行走对于目前的腿足式机器人来说仍然非常困难。
2、根据仿生学原理，动物脚掌对于地面有着丰富的感知，脚掌的结构在一定程度上决定了整体在复杂地形上的平稳性。同理，腿足式机器人的末端足部结构对其在复杂环境中的承载能力起着至关重要的作用。但是，目前腿足式机器人末端足部结构往往被简化，从而制约了这些机器人对于复杂栖息环境的适应性。同时由于缺乏合适的脊腿式机器人足部结构设计优化方法，导致目前的脊腿式机器人足端结构设计过程依然没有太大进展。
3、因此，如何提供一种仿生机器人足部结构优化测试方法及优化测试平台，实现在复杂多栖地形目标(砂石/沼泽/浅滩/水面)上长期工作是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种仿生机器人足部结构优化测试方法及优化测试平台，克服目前仿生机器人不能在复杂多栖地形(砂石/沼泽/浅滩/水面)上长期工作的情况，同时针对目前仿生机器人足端结构设计条件苛刻、设计过程困难的情况提供了合理的解决方案。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种仿生机器人足部结构优化测试方法，包括：
3、建立仿生机器人与复杂地形的土壤数学
4、搭建优化测试平台，基于最优运动模式，对所述土壤数学表征模型进行测试，得到模型测试数据；
5、根据所述模型测试数据优化并设计仿生机器人足部结构；
6、在所述优化测试平台中对所述仿生机器人足部结构进行测试，捕捉平台测试数据；
7、分析所述平台测试数据，判断仿生机器人足部结构是否达标；
8、若否，则再次进行优化；
9、若是，则根据所述仿生机器人足部结构对仿生机器人进行组装。
10、优选的，对所述土壤数学表征模型进行测试，包括：
11、测试仿生机器人步足在不同运动接触轨迹下与不同松软度、不同介质和/或不同粘黏度基底间的接触力，并同步高速记录接触行为状态，得到初步实验数据；
12、使用仿生机器人简单足端对所述土壤数学表征模型进行测试，对最优运动模式和初步实验数据进行拟合。
13、优选的，根据所述模型测试数据优化并设计仿生机器人足部结构，包括：
14、使用solidworks和zbrush联合设计足部形状并且安置足部骨架；根据所述平台测试数据，观察脚掌面与地面贴合情况，分析真实生物的受力特点，对设计过程进行不断地迭代，对所述足部结构进行针对性的改进，直到仿生机器人达到期望的指标。
15、优选的，在搭建的所述优化测试平台上安置透明缸体，并在其中加入不同黏性的沙土；
16、利用机械臂-传感器系统对仿生机器人足部结构进行不同姿态、不同压力和不同轨迹的踩踏实验；
17、安放摄像装置对整个实验过程进行摄影；
18、所述机械臂-传感器系统包括七自由度机械臂和六维力传感器。
19、优选的，利用机械臂-传感器系统对仿生机器人足部结构进行不同姿态、不同压力和不同轨迹的踩踏实验；
20、优选的，所述踩踏实验包括：
21、确定机械臂的urdf模型，使用ubuntu20.04中rviz模块对其进行重建，使用moveit模块对其轨迹规划求逆解；
22、将数据通过ros2话题节点和机械臂的上位机通信；
23、利用机械臂的官方api接口对末端执行器进行轨迹规划；
24、其中，仿生机器人足部结构和机械臂的末端执行器连接。
25、优选的，仿生机器人足部结构和末端执行器的连接方式包括：横板平面轴承式连接、鱼眼轴承式连接或竖版平面轴承式连接。
26、一种仿生机器人足部结构优化测试平台，包括：
27、机械臂-传感器系统、摄像装置、轴承组件以及仿生机器人足部结构；
28、所述摄像装置用于对整个实验过程进行摄影；
29、所述仿生机器人足部结构与所述机械臂-传感器系统的末端执行器通过轴承组件连接。
30、优选的，所述仿生机器人足部结构包括足部假体和足部骨架，所述足部假体包裹所述足部骨架；
31、所述足部骨架包括：第一支撑部、第二支撑部、缓冲件、受力件以及连接件；
32、所述第一支撑部与所述第二支撑部通过所述缓冲件连接；
33、所述第二支撑部上设置固定件，用于嵌套和固定足部假体；
34、所述第一支撑部固定连接受力件，用于使所述足部假体受力稳定；
35、所述第一支撑部上设置支撑件，用于支撑所述足部假体；
36、所述第二支撑部与所述连接件固定连接，所述连接件与所述轴承组件固定连接。
37、优选的，所述连接件包括：
38、孔位，用于与所述轴承组件螺栓连接；
39、支柱，用于插入轴承组件中轴承的内圈，与其进行连接；
40、凹槽，所述凹槽与所述轴承组件的轴承适配；
41、所述支柱上开设有圆环切口，用于放置第一弹性垫圈或第二弹性垫圈，为其轴向进行限位。
42、优选的，所述轴承组件为横版平面轴承组件、鱼眼轴承组件或竖版平面轴承组件；
43、所述横版平面轴承组件包括：第一弹性垫圈、第一深沟球轴承、第一轴承外圈固定器以及第一腿部连接钣金；
44、所述第一弹性垫圈用于卡住连接件的圆环切口；
45、所述第一深沟球轴承放置在所述第一弹性垫圈上方；
46、所述第一轴承外圈固定器固定所述第一深沟球轴承；
47、所述第一腿部连接钣金与所述第一轴承外圈固定器固定连接；
48、所述鱼眼轴承组件包括：第二弹性垫圈、鱼眼轴承、第二轴承外圈固定器以及第二腿部连接钣金；
49、所述第二弹性垫圈用于卡住连接件的圆环切口；
50、所述鱼眼轴承放置在所述第二弹性垫圈上方；
51、所述第二轴承外圈固定器固定所述鱼眼轴承；
52、所述第二腿部连接钣金与所述第二轴承外圈固定器固定连接；
53、所述竖版平面轴承组件包括：第二深沟球轴承、固定块、挡板以及腿部连接装置；
54、所述固定块上设置有圆柱体；
55、所述圆柱体与所述第二深沟球轴承连接；
56、所述腿部连接装置用于固定所述第二深沟球轴承；
57、所述挡板穿过圆柱体抵住第二深沟球轴承；
58、所述固定块与所述连接件固定。
59、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种仿生机器人足部结本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种仿生机器人足部结构优化测试方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种仿生机器人足部结构优化测试方法，其特征在于，对所述土壤数学表征模型进行测试，包括：
3.根据权利要求1所述的一种仿生机器人足部结构优化测试方法，其特征在于，根据所述模型测试数据优化并设计仿生机器人足部结构，包括：
4.根据权利要求1所述的一种仿生机器人足部结构优化测试方法，其特征在于，在搭建的所述优化测试平台上安置透明缸体，并在其中加入不同黏性的沙土；
5.根据权利要求4所述的一种仿生机器人足部结构优化测试方法，其特征在于，利用机械臂-传感器系统对仿生机器人足部结构进行不同姿态、不同压力和不同轨迹的踩踏实验。
6.根据权利要求5所述的一种仿生机器人足部结构优化测试方法，其特征在于，仿生机器人足部结构和末端执行器的连接方式包括：横板平面轴承式连接、鱼眼轴承式连接或竖版平面轴承式连接。
7.一种仿生机器人足部结构优化测试平台，应用于权利要求1-6任一项所述的一种仿生机器人足部结构优化测试方法，其特征在于，包括：
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9.根据权利要求8所述的一种仿生机器人足部结构优化测试平台，其特征在于，所述连接件包括：
10.根据权利要求7所述的一种仿生机器人足部结构优化测试平台，其特征在于，所述轴承组件为横版平面轴承组件、鱼眼轴承组件或竖版平面轴承组件；
...【技术特征摘要】
1.一种仿生机器人足部结构优化测试方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种仿生机器人足部结构优化测试方法，其特征在于，对所述土壤数学表征模型进行测试，包括：
3.根据权利要求1所述的一种仿生机器人足部结构优化测试方法，其特征在于，根据所述模型测试数据优化并设计仿生机器人足部结构，包括：
4.根据权利要求1所述的一种仿生机器人足部结构优化测试方法，其特征在于，在搭建的所述优化测试平台上安置透明缸体，并在其中加入不同黏性的沙土；
5.根据权利要求4所述的一种仿生机器人足部结构优化测试方法，其特征在于，利用机械臂-传感器系统对仿生机器人足部结构进行不同姿态、不同压力和不同轨迹的踩踏实验。
6.根据权利要求5所述的一种仿生机...
【专利技术属性】
技术研发人员：王周义，谢佳芃，袁吉伟，王林锋，吴晅，李磊，李伟鹏，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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