CN101767614B - 一种机器人脚趾结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机器人脚趾结构，包括设置于前方的脚趾板和设置于后方与脚掌固连的支撑体，其特点在于还包括脚趾板升降控制机构和磁流变液控制机构，所述脚趾板升降控制机构包括伸缩杆、弹簧、三角杠杆、转轴和轴承；伸缩杆穿过支撑体且后端与动力机构相连；轴承与后方支撑体固定连接，转轴横向支承于轴承内；三角杠杆机构包括固连为三角形的前杆和后杆，前杆和后杆连接点为支点且该点连接在转轴上；后杆通过弹簧与伸缩杆相连，前杆前端固定连接在脚趾板上。采用本发明的机器人非常适宜在凹凸不平的地面上行走，保证了行走的稳定性；同时设置的磁流变液控制机构还可以是脚趾转化为固定状态，有利于保证机器人下身支撑的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及机器人控制领域，尤其是一种机器人脚趾结构。
背景技术
现有的机器人领域中，多数机器人脚趾与脚掌均是固定为一体，这种机器人只适合在平地上行走，当机器人行走地面为凹凸不平时，就显得不适应，机器人容易失去平衡而摔倒。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，设计一种新型的机器人脚趾结构，增强脚趾灵活性，使得采用本新型机器人脚趾结构的机器人可适宜于在凹凸不平的地面上行走。
为了解决上述技术问题，本发明中采用了如下的技术方案：
一种机器人脚趾结构，包括设置于前方的脚趾板和设置于后方与脚掌固连的支撑体，其特点在于还包括脚趾板升降控制机构，所述脚趾板升降控制机构包括伸缩杆、弹簧、三角杠杆、转轴和轴承；其中所述伸缩杆穿过支撑体指向前方脚趾板，伸缩杆后端与动力机构相连且可由动力机构带动其在支撑体内伸缩抽动；轴承设置于后方支撑体与前方脚趾板之间且与后方支撑体固定连接，转轴横向支承于轴承内；三角杠杆机构包括固连为三角形的前杆和后杆，前杆和后杆连接点为杠杠支点，该支点处连接在转轴上；后杆后端通过弹簧与伸缩杆前端相连，前杆前端固定连接在脚趾板上。装有本机器人脚趾结构的机器人，当伸缩杆向前端伸出时，带动三角杠杆后杆向下转动，同时使三角杠杆前杆向上转动，进而带动脚趾板向上运动；当伸缩杆向后收回时，也可通过三角杠杆带动脚趾板向下运动；所以在行走时过程中，通过动力机构推拉伸缩杆，可带动脚趾板上升或下压，使用相当灵活。在凹凸不平地面行走时，动力机构带动所有脚趾向下运动，当某脚趾向地面转动并与地面凸起处先接触时，地面凸起迫使该脚趾停止转动，其地面反力由弹簧分担可保证该脚趾不会被阻力破坏，其他脚趾可继续向下运动直至所有脚趾都与地面充分接触，这样，当遇到凹凸不平的地面时，脚趾与地面的接触更加充分和紧凑，使其受力均匀，不易摔倒。
作为进一步改进，还包括磁流变液控制机构，所述磁流变液控制机构包括内盛有磁流变液的容置体，该容置体与轴承并列设置且与后方支撑体固定连接，该容置体上设置有横向贯穿该容置体的第二转轴，该第二转轴位于容置体外部的一端通过连接杆与脚趾板固定连接，该第二转轴位于容置体内的部分上设置有止动挡块，止动挡块为片状且顺轴向方向连接在第二转轴上，容置体外侧绕接有电磁线圈，电磁线圈与控制器连接，控制器可控制电磁线圈磁场的有无和大小。增设了磁流变液控制机构后，由于磁流变液在强磁场下具有高粘度、低流动性的特性，故可通过控制器调整电磁线圈磁场大小将容置体内的磁流变液调整为固态或液态。这样，当脚趾板需要上下运动时，即可调整磁流变液为液态，使其不影响脚趾板的运动；当脚趾板需要固定不动时，即可调整磁流变液为固态，这样即可阻止第二转轴在容置体内部的转动，进而通过连接杆阻止脚趾板的上下运动，使其保持静止。比如，当机器人下半身需要稳定不动、上半身需要做动作的时候，即可控制脚趾板使其保持固定，从而保证机器人下半身站立的稳定性。
综上所述，相比于现有技术，本发明提供了一种新型结构的机器人脚趾结构，采用了本脚趾结构的机器人，非常适宜在凹凸不平的地面上行走，保证了行走的稳定性；同时设置的磁流变液控制机构还可以是脚趾转化为固定状态，有利于当需要时能较好地保证机器人下身支撑的稳定性。
附图说明
图1是采用了本发明机器人脚趾结构的机器人脚部结构俯视图。
图2为图1的仰视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
具体实施时，如图1和图2所示，本发明的机器人脚趾结构，包括设置于前方的脚趾板1和设置于后方与脚掌2固连的支撑体3，还包括脚趾板升降控制机构和磁流变液控制机构，所述脚趾板升降控制机构包括伸缩杆4、弹簧5、三角杠杆、转轴6、轴承7；其中所述伸缩杆4穿过支撑体3指向前方脚趾板1，伸缩杆4后端与动力机构8相连且可由动力机构8带动其在支撑体3内伸缩抽动；轴承7设置于后方支撑体3与前方脚趾板1之间且与后方支撑体3固定连接，转轴6横向支承于轴承7内；三角杠杆机构包括固连为三角形的前杆9和后杆10，前杆9和后杆10连接点为杠杠支点且前杆9后杆10均向下倾斜，杠杆支点处连接在转轴6上；后杆10后端通过弹簧5与伸缩杆4前端相连，前杆9前端固定连接在脚趾板1上；所述磁流变液控制机构包括内盛有磁流变液的容置体11，该容置体11与轴承7并列设置且与后方支撑体3固定连接，该容置体11上设置有横向贯穿该容置体的第二转轴12，该第二转轴12位于容置体11外部的一端通过连接杆13与脚趾板1固定连接，该第二转轴12位于容置体11内的部分上设置有止动挡块14，止动挡块14为片状且顺轴向方向连接在第二转轴12上，容置体11外侧绕接有电磁线圈15，电磁线圈15与控制器16连接，控制器16可控制电磁线圈15磁场的有无和大小，控制器16可固定在后方支撑体3上。
如图1和图2所示，采用了本发明的机器人，其安装时再每个脚趾结构的伸缩杆后端，可采用一根横杆17将其连接在一起，横杆17与动力机构8连接，这样可以采用一个动力机构8直接控制所有的脚趾。所述动力机构可以是采用电机和传动机构的组合或者是直接采用液压伸缩机构等，只需使其方便控制伸缩杆4的伸缩即可。其使用时，通过动力机构8控制伸缩杆4的伸缩，进而控制脚趾板1的上升或下降，使得机器人在凹凸不平的地面行走时，各脚趾板也能与地面充分贴合；设置的磁流变液控制机构可使得脚趾板与地面充分贴合后形成固定状态，这样，就大大提高了机器人行走的灵活性和稳定性。
Claims (2)
1.一种机器人脚趾结构，包括设置于前方的脚趾板和设置于后方与脚掌固连的支撑体，其特征在于，还包括脚趾板升降控制机构，所述脚趾板升降控制机构包括伸缩杆、弹簧、三角杠杆机构、转轴和轴承；其中所述伸缩杆穿过支撑体指向前方脚趾板，伸缩杆后端与动力机构相连且可由动力机构带动其在支撑体内伸缩抽动；轴承设置于后方支撑体与前方脚趾板之间且与后方支撑体固定连接，转轴横向支承于轴承内；三角杠杆机构包括固连为三角形的前杆和后杆，前杆和后杆连接点为杠杠支点，该支点处连接在转轴上；后杆后端通过弹簧与伸缩杆前端相连，前杆前端固定连接在脚趾板上。
2.如权利要求1所述的机器人脚趾结构，其特征在于，还包括磁流变液控制机构，所述磁流变液控制机构包括内盛有磁流变液的容置体；该容置体与所述轴承并列设置且与所述后方支撑体固定连接，该容置体上设置有横向贯穿该容置体的第二转轴，该第二转轴位于容置体外部的一端通过连接杆与所述脚趾板固定连接，该第二转轴位于容置体内的部分上设置有止动挡块，止动挡块为片状且顺轴向方向连接在第二转轴上，容置体外侧绕接有电磁线圈，电磁线圈与控制器连接，控制器控制电磁线圈磁场的有无和大小。
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