CN107380294A - 四足机器人仿生足 - Google Patents

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曾印权
李军民
任二伟
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B62D57/032—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members with alternately or sequentially lifted supporting base and legs; with alternately or sequentially lifted feet or skid

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Abstract

本发明公开了一种四足机器人仿生足，包括掌骨、趾骨和筋，其特征在于：所述掌骨包括掌骨第一筋腱结构和掌骨第二筋腱结构，所述趾骨包括第一趾骨和第二趾骨，所述第一趾骨包括第一趾骨筋腱端和第一趾骨末端，所述第二趾骨包括第二趾骨筋腱端和第二趾骨末端，所述筋包括第一弹性件和第二弹性件；所述第一趾骨中部、第二趾骨中部与所述掌骨一端通过转动副活动连接，所述第一弹性件一端和所述第一趾骨筋腱端活动连接，另一端和所述掌骨第一筋腱结构活动连接，所述第二弹性件一端和所述第二趾骨筋腱端活动连接，另一端和所述掌骨第二筋腱结构活动连接。采用上述结构，对四足机器人的足端抓地、越障能力、对角跑稳定性可有效提高。

Description

四足机器人仿生足
技术领域
本发明涉及一种仿生足装置，特别涉及一种四足机器人仿生足装置。
背景技术
近年来，四足机人以其良好的环境适应能力和运动性能，成为了足式机器人中研究的热点。制约四足机器人运动性能和环境适应能力的一个重要的因素是其足部结构的设计。然而，目前四足机器人足部设计广泛采用的策略是使用球形、类球形或者半圆柱形结构，再以小腿内部加入弹簧作为减震储能结构。这种方式结构简单，体积小。但由于这种结构的足和地面呈“点”、“线”接触，其抓地能力较弱，且由于其减震装置内置于小腿之内，其足端点到膝关节的距离在支撑相和摆动相变化较大，越障能力较弱，且不便于足端轨迹的规划。
发明内容
本发明的目的在于提供一种四足机器人仿生足，以解决现有技术存在的上述问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种四足机器人仿生足，包括掌骨、趾骨和筋，其特征在于：所述掌骨包括掌骨第一筋腱结构和掌骨第二筋腱结构，所述趾骨包括第一趾骨和第二趾骨，所述第一趾骨包括第一趾骨筋腱端和第一趾骨末端，所述第二趾骨包括第二趾骨筋腱端和第二趾骨末端，所述筋包括第一弹性件和第二弹性件；所述第一趾骨中部、第二趾骨中部与所述掌骨一端通过转动副活动连接，所述第一弹性件一端和所述第一趾骨筋腱端活动连接，另一端和所述掌骨第一筋腱结构活动连接，所述第二弹性件一端和所述第二趾骨筋腱端活动连接，另一端和所述掌骨第二筋腱结构活动连接。
进一步的，所述掌骨包括上限位结构，所述第一趾骨包括下限位结构。
进一步的，所述第一趾骨末端和所述第二趾骨末端连线与四足机器人头尾连线呈45~90度角，且以四足机器人头为上，尾为下观察，其左前足的第一趾骨末端和第二趾骨末端连线与右前足的第一趾骨末端和第二趾骨末端连线呈“八”字对称分布，其左后足的第一趾骨末端和第二趾骨末端连线与右后足的第一趾骨末端和第二趾骨末端连线呈倒“八”字对称分布。
较优的，所述上限位结构为曲面，所述下限位结构为上、下两个曲面。
较优的，所述第一弹性件和所述第二弹性件为拉簧。
较优的，所述第一趾骨末端和所述第二趾骨末端为类球形。
较优的，所述第一趾骨末端和所述第二趾骨末端材料为耐磨橡胶。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：采用仿生足的蹄式结构，在支撑相时，由于弹性件的作用，足的两个触地端（第一趾骨末端和第二趾骨末端）会产生相向的作用力，类似与脚趾抓地作用，可以有效的提高四足机器人足部的抓地力；且结合其足间采用的“八”字和倒“八”字分布方式，四足机器人在对角足小跑时，其重心总是落在对角足构成的四边形内，可有效提高四足机器人对角小跑时的稳定性；同时，由于其弹性缓冲储能装置（第一弹性件和第二弹性件）外置，且足结构的弹性缓冲储能装置端和触地端中间置有转动副，由杠杆原理，调节弹性缓冲储能装置端与触地端相对于转动副的距离，在相同的条件下，可有效减小四足机器人足端点到膝关节的距离在支撑相和摆动相变化的幅度，使其更加有利于越障和足端轨迹的规划。
附图说明
图1为本发明实施例提供的四足机器人仿生足的主视结构示意图。
图2为本发明实施例提供的四足机器人仿生足的左视结构示意图。
图3为本发明实施例提供的四足机器人仿生足的俯视结构示意图。
图4为本发明实施例提供的四足机器人仿生足的立体结构示意图。
图5为本发明实施例提供的第一趾骨的主视结构示意图。
图6为本发明实施例提供的四足机器足间分布方式平面示意图。
附图标记说明。
1、掌骨 11、掌骨第一筋腱结构 12、掌骨第二筋腱结构
13、上限位结构 21、第一趾骨 211、第一趾骨末端
212、第一趾骨筋腱端 213、下限位结构 22、第二趾骨
221、第二趾骨末端 222、第二趾骨筋腱端 31、第一弹性件
32、第二弹性件 4、铰制螺栓 41、锁紧螺母
5、四足机器人简化模型重心
6、左前足的第一趾骨末端和第二趾骨末端连线
7、右前足的第一趾骨末端和第二趾骨末端连线
8、左后足的第一趾骨末端和第二趾骨末端连线
9、右后足的第一趾骨末端和第二趾骨末端连线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加的清楚，下面将结合附图对本发明实施方式做进一步详细描述。
如图1至图6，本发明实施例提供了一种四足机器人仿生足，包括掌骨1、趾骨2（图中未标出）和筋3（图中未标出）；所述掌骨1包括掌骨第一筋腱结构11和掌骨第二筋腱结构12，所述趾骨2包括第一趾骨21和第二趾骨22，所述第一趾骨21包括第一趾骨筋腱端212和第一趾骨末端211，所述第二趾骨22包括第二趾骨筋腱端222和第二趾骨末端221，所述筋3包括第一弹性件31和第二弹性件32；所述第一趾骨21中部、第二趾骨22中部与所述掌骨1一端通过铰制螺栓 4和锁紧螺母41构成转动副活动连接，所述第一弹性件31一端和所述第一趾骨筋腱端212活动连接，另一端和所述掌骨第一筋腱结构11活动连接，所述第二弹性件32一端和所述第二趾骨筋腱端222活动连接，另一端和所述掌骨第二筋腱结构12活动连接。
进一步的，所述掌骨1包括上限位结构13，所述第一趾骨21包括下限位结构213，通过上限位结构13和下限位结构213，限制第一趾骨21和第二趾骨22相对于掌骨1转动角度的范围。
进一步的，如图6所示，所述第一趾骨末端211和所述第二趾骨末端221连线与四足机器人头尾连线呈45~90度角，且以四足机器人头为上，尾为下观察，其左前足的第一趾骨末端和第二趾骨末端连线6与右前足的第一趾骨末端和第二趾骨末端连线7呈“八”字对称分布，其左后足的第一趾骨末端和第二趾骨末端连线8与右后足的第一趾骨末端和第二趾骨末端连线9呈倒“八”字对称分布。
具体的，作为优选，所述上限位结13构为曲面，所述下限位结构213为上、下两个曲面。
具体的，作为优选，所述第一弹性件31和所述第二弹性件32为拉簧。
具体的，作为优选，所述第一趾骨末端211和所述第二趾骨末端221为类球形。
具体的，作为优选，所述第一趾骨末端211和所述第二趾骨末端221材料为耐磨橡胶。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种四足机器人仿生足，其特征在于：包括掌骨、趾骨和筋，其特征在于：所述掌骨包括掌骨第一筋腱结构和掌骨第二筋腱结构，所述趾骨包括第一趾骨和第二趾骨，所述第一趾骨包括第一趾骨筋腱端和第一趾骨末端，所述第二趾骨包括第二趾骨筋腱端和第二趾骨末端，所述筋包括第一弹性件和第二弹性件；所述第一趾骨中部、第二趾骨中部与所述掌骨一端通过转动副活动连接，所述第一弹性件一端和所述第一趾骨筋腱端活动连接，另一端和所述掌骨第一筋腱结构活动连接，所述第二弹性件一端和所述第二趾骨筋腱端活动连接，另一端和所述掌骨第二筋腱结构活动连接。
2.根据权利要求1所述的四足机器人仿生足，其特征在于：所述掌骨包括上限位结构，所述第一趾骨包括下限位结构。
3.根据权利要求1所述的四足机器人仿生足，其特征在于：所述第一趾骨末端和所述第二趾骨末端连线与四足机器人头尾连线呈45~90度角，且以四足机器人头为上，尾为下观察，其左前足的第一趾骨末端和第二趾骨末端连线与右前足的第一趾骨末端和第二趾骨末端连线呈“八”字对称分布，其左后足的第一趾骨末端和第二趾骨末端连线与右后足的第一趾骨末端和第二趾骨末端连线呈倒“八”字对称分布。
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