CN105564529A - 一种足式机器人仿生足底机构 - Google Patents

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Abstract

本发明一种足式机器人仿生足底机构属于机器人技术领域，涉及一种具有大附着力和减震功能的机器人仿生足底机构。仿生足底机构采用爪子钢板、脚掌橡胶垫、脚跟圆锥钉、脚尖三角钉实现鸡爪足部仿生设计，保证足部机构具有大附着力和减震功能，采用拉伸弹簧实现了足部仿生足底的自复位功能，用三维力传感器测量足部受力大小。仿生足底由爪子钢板、脚跟圆锥钉、连接螺钉脚掌橡胶垫、脚跟圆锥钉、脚尖三角钉连接螺钉、脚尖三角钉构成。仿生足部机构中采用脚掌橡胶垫、脚尖三角钉、脚跟圆锥钉和爪子钢板实现鸡爪足部仿生设计，爪子钢板前端具有弹性开口，使足部机构的减震和大附着力性能更好，可以适应不同路况。

Description

一种足式机器人仿生足底机构
技术领域
本发明属于机器人技术领域，涉及一种具有大附着力和减震功能的机器人仿生足底机构。
背景技术
足式机器人的应用越来越广，国内外对足式机器人技术及足部机构进行了深入的研究，使得足式机器人对足部的要求不断提高。如专利公开号为CN102001370A，发明人李满天等的发明专利“六足机器人的足部机构”中公开了一种六足机器人的足部机构，采用深沟球轴承和周向均布弹簧脚掌结构，其针对于支撑刚度低且分布不均的松软路面，具有接触面积大、无相对滑动、地面自适应性强的特点，但其自由度少，附着力小。专利公开号为CN103204191A，发明人王福吉等的发明专利“一种机器人的足端机构”中公开了一种机器人足端机构，直接采用橡胶足底进行防滑设计，提供附着力，但其设计不能适应所有路面，不能提供足够大的附着力。专利公开号为CN104973157，发明人为王福吉等的发明专利“一种足式机器人足底快换机构”中公开了一种机器人足底快换机构，采用足底快换机构可以根据不同的路况更换不同的足底。
发明内容
本发明为了克服现有技术的不足，发明了一种足式机器人仿生足底机构，通过仿照鸡爪形状，采用爪子钢板、脚掌橡胶垫、脚尖三角钉、脚跟圆锥钉结构，实现防滑和减震功能，采用拉伸弹簧，实现足底的复位功能，用三维力传感器测量足部受力大小，结构紧凑，重量轻。
本发明采取的技术方案是一种足式机器人仿生足底机构，其特征是，一种足式机器人仿生足底机构，其特征是，仿生足底机构采用爪子钢板、脚掌橡胶垫、脚跟圆锥钉、脚尖三角钉实现鸡爪足部仿生设计，保证足部机构具有大附着力和减震功能，采用拉伸弹簧实现了足部仿生足底的自复位功能，用三维力传感器测量足部受力大小；
所述仿生足部机构中，仿生足底9由爪子钢板10、脚跟圆锥钉20、连接螺钉脚掌橡胶垫21、脚跟圆锥钉22、脚尖三角钉连接螺钉23、脚尖三角钉24构成；具有防滑和减震功能的脚掌橡胶垫21粘接在爪子钢板10下面，脚掌橡胶垫21具有花纹状的脚掌橡胶垫凸棱21b，脚掌橡胶垫21上表面开有六个均布的脚掌橡胶垫螺纹孔21a；爪子钢板10前端有三个爪子钢板脚尖10a，三个爪子钢板脚尖10a之间有弹性开口10b，三个脚尖三角钉24分别通过三个脚尖三角钉连接螺钉23安装在爪子钢板10的钢板脚尖10a下面，爪子钢板10后端是爪子钢板脚跟10c为圆弧形，两个脚跟圆锥钉22分别通过两个脚跟圆锥钉连接螺钉20安装在爪子钢板脚跟10c下面；球窝8装在球窝座7中，球头杆5的球头安装在球窝8中；球副挡圈6具有六个均布通孔，六个球副挡圈连接螺钉14通过球副挡圈6通孔将球副挡圈6固定在球窝座7上，球头杆5的球头与球窝8两者构成球副结构，球副之间为间隙配合；球头杆5为中空结构，球头杆5的上端具有阶梯止口，转接板4安装在阶梯止口上，半圆插圈15具有三个通孔，用半圆插圈连接螺钉16穿过半圆插圈15三个通孔将转接板4固定在三维力传感器3上；小腿连接板1通过小腿连接板连接螺钉2安装在三维力传感器3的上面，小腿连接板1的上端连接机器人的腿部结构；弹簧挂钩18有三个，周向均布；弹簧挂钩18通过弹簧挂钩连接螺钉19连接在小腿连接板1上，装有弹簧吊耳销12的3个弹簧吊耳13周向均布安装在球窝座7上，拉伸弹簧17有三个，周向均布，拉伸弹簧17的一端挂在弹簧挂钩18处，另一端挂在弹簧吊耳销12上。
本发明的有益效果是仿生足部机构中采用脚掌橡胶垫、脚尖三角钉、脚跟圆锥钉和爪子钢板实现鸡爪足部仿生设计，脚掌橡胶垫使结构重量轻，爪子钢板前端具有弹性开口，使结构的减震性能和附着力更好。
附图说明
图1是足式机器人仿生足底机构的轴测图，图2是足式机器人仿生足底机构的K-K剖视图，图3是足式机器人仿生足底机构足底的仰视图，图4是脚掌橡胶垫的轴测图。图中：1-小腿连接板，2-小腿连接板连接螺钉，3-三维力传感器，4-转接板，5-球头杆，6-球副挡圈，7-球窝座，8-球窝，仿生足底9，10-爪子钢板，10a-爪子钢板脚尖，10b-弹性开口，10c-爪子钢板脚跟，11-球窝座连接螺钉，12-弹簧吊耳销，13-弹簧吊耳，14-球副挡圈连接螺钉，15-半圆插圈，16-插圈连接螺钉，17-拉伸弹簧，18-弹簧挂钩，19-弹簧挂钩连接螺钉，20-脚跟圆锥钉连接螺钉，21-脚掌橡胶垫，21a-脚掌橡胶垫螺纹孔，21b-脚掌橡胶垫凸棱，22-脚跟圆锥钉，23-脚尖三角钉连接螺钉，24-脚尖三角钉。
具体实施方式
下面结合附图和技术方案详细说明本发明的具体实施。
附图1、2、3、4是本发明的一个实施例，足式机器人的仿生足底机构由一个小腿连接板1、八个小腿连接板连接螺钉2、一个三维力传感器3、一个转接板4、一个球头杆5、一个球副挡圈6、一个球窝座7、一个球窝8、仿生足底9、一个爪子钢板10、六个球窝座连接螺钉11、三个弹簧吊耳销12、三个弹簧吊耳13、六个球副挡圈连接螺钉14、两个半圆插圈15、六个插圈连接螺钉16、三个拉伸弹簧17、三个弹簧挂钩18、三个弹簧挂钩连接螺钉19、两个脚跟圆锥钉连接螺钉20、一个脚掌橡胶垫21、两个脚掌圆锥钉22、九个脚尖三角钉连接螺钉23以及三个脚尖三角钉24组成。小腿连接板1上的力通过三维力传感器3、球头杆5、球窝8、球窝座7传到爪子钢板10。
爪子钢板10有三个爪子钢板脚尖10a，三个爪子钢板脚尖10a之间有弹性开口10b，使爪子钢板脚尖10a具有弹性，爪子钢板脚跟10c为圆弧结构，脚跟圆锥钉22为圆锥形状，脚尖三角钉24为三棱锥形状，脚跟圆锥钉22和脚尖三角钉24在行进过程中可以插入地面，脚掌橡胶垫21的脚掌橡胶垫凸棱21b部分相当于花纹结构，以上部分实现了鸡爪脚底部分的仿生，具有防滑和减震功能。
球头杆5和球窝8之间构成球副机构，球副机构为间隙配合，将仿生足的上半部分和下半部分连接起来，下半部分通过球副挡圈6和球副挡圈连接螺钉14压紧连接，上半部分通过半圆插圈15和半圆插圈连接螺钉16压紧连接，球副机构可以摆动和回转，当仿生足遇到崎岖不平路面时，爪子钢板10可以绕着球副机构摆动，使与小腿连接板1连接的小腿受力情况不会应为路面不平发生变化，球副机构相当于鸡爪的踝关节，三维力传感器3可以感知路面受力大小，方便对机器人进行控制；三个拉伸弹簧17周向均布，当爪子钢板10发生摆动并且仿生足抬起后，三个拉伸弹簧17对于爪子钢板10周向具有一定的复位力，保证下次仿生足落下时爪子钢板水平且爪子钢板脚尖10a一直向前，实现了仿生足底的自复位功能。

Claims (1)

1.一种足式机器人仿生足底机构，其特征是，仿生足底机构采用爪子钢板、脚掌橡胶垫、脚跟圆锥钉、脚尖三角钉实现鸡爪足部仿生设计，保证足部机构具有大附着力和减震功能，采用拉伸弹簧实现了足部仿生足底的自复位功能，用三维力传感器测量足部受力大小；
所述仿生足部机构中，仿生足底(9)由爪子钢板(10)、脚跟圆锥钉(20)、连接螺钉脚掌橡胶垫(21)、脚跟圆锥钉(22)、脚尖三角钉连接螺钉(23)、脚尖三角钉(24)构成；具有防滑和减震功能的脚掌橡胶垫(21)粘接在爪子钢板(10)下面，脚掌橡胶垫(21)具有花纹状的脚掌橡胶垫凸棱(21b)，脚掌橡胶垫(21)上表面开有六个均布的脚掌橡胶垫螺纹孔(21a)；爪子钢板(10)前端有三个爪子钢板脚尖(10a)，三个爪子钢板脚尖(10a)之间有弹性开口(10b)，三个脚尖三角钉(24)分别通过三个脚尖三角钉连接螺钉(23)安装在爪子钢板(10)的钢板脚尖(10a)下面，爪子钢板(10)前端还具有弹性开口(10b)，爪子钢板(10)后端是爪子钢板脚跟(10c)为圆弧形，2个脚跟圆锥钉(22)分别通过两个脚跟圆锥钉连接螺钉(20)安装在爪子钢板脚跟(10c)下面；球窝(8)装在球窝座(7)中，球头杆(5)的球头安装在球窝(8)中；球副挡圈(6)具有六个均布通孔，六个球副挡圈连接螺钉(14)通过球副挡圈(6)通孔将球副挡圈(6)固定在球窝座(7)上，球头杆(5)的球头与球窝(8)两者构成球副结构，球副之间为间隙配合；球头杆(5)为中空结构，球头杆(5)的上端具有阶梯止口，转接板(4)安装在阶梯止口上，半圆插圈(15)具有三个通孔，用半圆插圈连接螺钉(16)穿过半圆插圈(15)三个通孔将转接板(4)固定在三维力传感器(3)上；小腿连接板(1)通过小腿连接板连接螺钉(2)安装在三维力传感器(3)的上面，小腿连接板(1)的上端连接机器人的腿部结构；有三个弹簧挂钩(18)周向均布；弹簧挂钩(18)通过弹簧挂钩连接螺钉(19)连接在小腿连接板(1)上，装有弹簧吊耳销(12)的3个弹簧吊耳(13)周向均布安装在球窝座(7)上，有三个拉伸弹簧(17)周向均布，拉伸弹簧(17)的一端挂在弹簧挂钩(18)处，另一端挂在弹簧吊耳销(12)上。
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