CN108082327B - 基于力传感器的机器人足底 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于力传感器的机器人足底，包括：足背、力传感器、干式衬套、导向轴紧固块、导向轴、导向轴座、足底；所述导向轴座固定连接在足底上，导向轴固定安装在导向轴座上，所述导向轴紧固在导向轴紧固块上，干式衬套安装在足背上，同时干式衬套套设在导向轴外，力传感器的上端与足背固定连接，力传感器的下端与导向轴紧固块固定连接。该机器人足底结构简单，安装方便，成本低廉，不仅能够通过力传感器检测足部的着地状态，还能定量读取足部受力的大小，为进一步控制机器人的运动提供帮助；且橡胶具有缓冲作用，缓解了大冲击力对脚掌的伤害，延长了脚掌机构的使用寿命。

Description

基于力传感器的机器人足底
技术领域
本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一种基于力传感器的机器人足底。
背景技术
腿式机器人的运动速度快、平衡控制复杂，因此要求机器人具备很强的运动实时感知能力。目前，我国一部分机器人采用简单的开环控制，如CN101370623公开的“腿式机器人”，能在确保躯干高度低的情况下以大步幅行走，但是步伐的长度需要事先预定，并不能够适应较为复杂的路面状况；ZL201310139773.3的“一种腿式机器人足底触地感知机构”使用了微动开关，具备较灵敏的触地感知能力，但其基于微动开关的结构只能定性提供足底是否触地的信息，不能实时监测触地力的大小。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的机器人脚掌质量较大、灵敏度低、定量测量足底受力较为困难的问题，提供了一种基于力传感器的机器人足底，该机器人足底具有灵敏度高、能判断足底是否着地，并且监测足底着地的力信息。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于力传感器的机器人足底，包括：足背、力传感器、干式衬套、导向轴紧固块、导向轴、导向轴座、足底；所述导向轴座固定连接在足底上，导向轴固定安装在导向轴座上，所述导向轴紧固在导向轴紧固块上，干式衬套安装在足背上，同时干式衬套套设在导向轴外，力传感器的上端与足背固定连接，力传感器的下端与导向轴紧固块固定连接。
进一步的，所述导向轴的数量为两个，通过螺纹固定安装在导向轴座上。
进一步的，所述导向轴紧固块的中部开有沉孔、沉孔的两侧对称开有一对导向轴孔、导向轴孔的外侧开有通透的导向轴槽、导向轴槽的侧面开有紧固螺丝孔，紧固螺丝孔垂直贯穿导向轴槽，导向轴穿过导向轴孔，并通过紧固螺丝旋紧在紧固螺丝孔上实现导向轴固定在导向轴紧固块上。
进一步的，所述力传感器包括力传感器本体，力传感器本体的上端具有上螺纹轴，下端具有下螺纹轴，导向轴紧固块的沉孔下同心开有中部螺纹孔，下螺纹轴旋接在中部螺纹孔内，上螺纹轴与固定螺母旋接，通过固定螺母紧固在足背上。
进一步的，所述足底采用橡胶足底。
本发明的有益效果是：该机器人足底结构简单，安装方便，成本低廉，不仅能够通过力传感器检测足部的着地状态，还能定量读取足部受力的大小，为进一步控制机器人的运动提供帮助；且橡胶具有缓冲作用，缓解了大冲击力对脚掌的伤害，延长了脚掌机构的使用寿命。
附图说明
图1是基于力传感器的机器人足底机构的剖面图；
图2是机器人足部模块的结构立体图；
图3是足底的结构图；
图4是基于力传感器的机器人足底机构的立体图；
图5是力传感器的平面图；
图6是导向轴固定块的立体图；
图中，足背1、力传感器2、力传感器本体201、上螺纹轴202、下螺纹轴203、固定螺母3、干式衬套4、导向轴紧固块5、沉孔501、中部螺纹孔502、导向轴孔503、导向轴槽504、紧固螺丝孔505、导向轴6、导向轴座7、足底8、紧固螺丝9。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明。
参照图1-图4，本发明的一种基于力传感器的机器人足底，包括：足背1、力传感器2、干式衬套4、导向轴紧固块5、导向轴6、导向轴座7、足底8；为了提高耐磨性以及减震，所述足底8采用橡胶制作的足底，所述导向轴座7融合在足底8上，所述导向轴6的数量为两个，通过螺纹固定安装在导向轴座7上，两个导向轴6之间保持平行，所述导向轴6紧固在导向轴紧固块5上，足背1前后各有一个沉孔，沉孔内安装有干式衬套4，同时干式衬套4套设在导向轴6外，力传感器2的上端与足背1固定连接，力传感器2的下端与导向轴紧固块5固定连接。
进一步的，如图6所示，所述导向轴紧固块5的中部开有沉孔501、沉孔501的两侧对称开有一对导向轴孔503、导向轴孔503的外侧开有通透的导向轴槽504、导向轴槽504的侧面开有紧固螺丝孔505，紧固螺丝孔505垂直贯穿导向轴槽504，导向轴6穿过导向轴孔503，并通过紧固螺丝9旋紧在紧固螺丝孔505上实现导向轴6固定在导向轴紧固块5上，通过旋转紧固螺丝9减小导向轴槽504的间距，使导向轴孔503紧紧夹住导向轴6，保证了两根导向轴6的间距相对固定。
进一步的，如图5所示，所述力传感器2包括力传感器本体201，力传感器本体201的上端具有上螺纹轴202，下端具有下螺纹轴203，导向轴紧固块5的沉孔501下同心开有中部螺纹孔502，下螺纹轴203旋接在中部螺纹孔502内，上螺纹轴202与固定螺母3旋接，将力传感器2固定在足背1的开孔中，且力传感器本体201上端面与足背1开孔底部贴合。
结合附图，本发明的原理如下：当机器人运动在空中时，足底8没有受到地面的压力，此时力传感器2没有受到挤压；当机器人落地时，足底8受到地面的压力，将力传递到导向轴固定块5，导向轴固定块5挤压力传感器5的下螺纹轴203，因此力传感器本体201受到挤压，从而力传感器2向控制系统传输受力信息；同时同样安装在导向轴固定块5上的两个导向轴6受到干式衬套4的约束，使导向轴6只能沿着干式衬套4作轴向位移，而不能相对干式衬套4有径向位移，确保了导向轴固定块5只能向下螺纹轴203传递轴向的压力；该机器人足底结构简单，安装方便，成本低廉，不仅能够定性检测足部的着地状态，还能定量读取足部受力的大小；且橡胶具有缓冲作用，缓解了大冲击力对脚掌的伤害，延长了脚掌机构的使用寿命。

Claims (5)

1.一种基于力传感器的机器人足底，其特征在于，包括：足背、力传感器、干式衬套、导向轴紧固块、导向轴、导向轴座、足底；所述导向轴座固定连接在足底上，导向轴固定安装在导向轴座上，所述导向轴紧固在导向轴紧固块上，干式衬套安装在足背上，同时干式衬套套设在导向轴外，力传感器的上端与足背固定连接，力传感器的下端与导向轴紧固块固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于力传感器的机器人足底，其特征在于，所述导向轴的数量为两个，通过螺纹固定安装在导向轴座上。
3.根据权利要求2所述的一种基于力传感器的机器人足底，其特征在于，所述导向轴紧固块的中部开有沉孔、沉孔的两侧对称开有一对导向轴孔、导向轴孔的外侧开有通透的导向轴槽、导向轴槽的侧面开有紧固螺丝孔，紧固螺丝孔垂直贯穿导向轴槽，导向轴穿过导向轴孔，并通过紧固螺丝旋紧在紧固螺丝孔上实现导向轴固定在导向轴紧固块上。
4.根据权利要求3所述的一种基于力传感器的机器人足底，其特征在于，所述力传感器包括力传感器本体，力传感器本体的上端具有上螺纹轴，下端具有下螺纹轴，导向轴紧固块的沉孔下同心开有中部螺纹孔，下螺纹轴旋接在中部螺纹孔内，上螺纹轴与固定螺母旋接，通过固定螺母紧固在足背上。
5.根据权利要求4所述的一种基于力传感器的机器人足底，其特征在于，所述足底采用橡胶足底。
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