CN108482513B - 一种三态机械脚结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三态机械脚结构，包括主体，所述主体包括相互连接的滑杆及腿杆，所述腿杆上设置有第一支撑部；设置在所述滑杆上的滑块，所述滑杆与所述腿杆连接处对应所述滑块设置有下限位块，所述滑杆对应所述下限位块设置有上限位结构；半向铰接件，包括板件本体，所述板件本体的上端面设置有第一铰接部，所述板件本体的下端面设置有第二铰接部及第三铰接部，所述第一铰接部铰接所述滑块，所述第二铰接部铰接所述下限位块，所述第三铰接部通过铰接第二支撑部铰接所述第一支撑部。本发明能使得具有该机械脚结构的现有结构形式能够在硬质地面、软质地面及水中行进，避免受到场地的限制。

Description

一种三态机械脚结构
技术领域
本发明属于机器人结构研究技术领域，具体涉及一种能在硬质地面、软质地面及水中行走的三态机械脚结构。
背景技术
随着科学技术的发展，人们对机器人的需求日益增长，而机器人的发展亦逐步呈现出多元化；但现有技术上存在的机器人，大多数都是针对特定的条件进行设计，因而只能在单一的环境下进行工作。最为常见的有针对水下作业的水下机器人，其行进主要依靠推进器；及针对硬质地面进行作业的陆地机器人，其行进主要依靠脚部结构的更替行进或轮式推进；对于能在水中作业并能在陆地上行走使用的两栖机器人则已十分罕见，而且鲜有可在松软地带行走的机器人案例。
因此，研发一种机器人，使得其具有的机械脚结构，能实现在硬实地面、松软地面及水中行走则具有十分重要的意义。
发明内容
为了解决上述问题，本发明旨在提供一种三态机械脚结构，使得具有该机械脚结构的现有结构形式能够在硬质地面、软质地面及水中行进，避免受到场地的限制。
为实现上述目的，本发明按以下技术方案予以实现：
一种三态机械脚结构，包括：
机械脚的主体，所述主体包括相互连接的滑杆及腿杆，所述腿杆的一端连接所述滑杆，所述腿杆的另一端设置有第一支撑部；
设置在所述滑杆上的滑块，所述滑杆与所述腿杆连接处对应所述滑块设置有下限位块，所述滑杆对应所述下限位块设置有上限位结构，所述滑块在所述上限位结构与所述下限位块之间的滑杆段滑动；
半向铰接件，包括板件本体，所述板件本体的上端面设置有第一铰接部，所述板件本体的下端面设置有第二铰接部及第三铰接部，所述第一铰接部铰接所述滑块，所述第二铰接部铰接所述下限位块，所述第三铰接部通过铰接第二支撑部铰接所述第一支撑部。
作为优选，所述半向铰接件还包括分别向所述板件本体上端面及下端面凸出设置的支撑板架，所述支撑板架对称设置在所述板件本体上。
作为优选，所述第一铰接部、第二铰接部及所述第三铰接部均为相对设置在所述支撑板架上的通孔。
作为优选，所述第二铰接部及第三铰接部分别设置在所述第一铰接部的两侧。
作为优选，所述第一支撑部包括设置在所述腿杆末端的足套。
作为优选，所述第二支撑部包括一设置有弧形凸面的圆盘，所述圆盘铰接所述足套。
作为优选，所述圆盘水平放置时所述弧形凸面的最低点抵接地面。
作为优选，所述滑杆与所述腿杆为同杆设置，所述上限位结构、滑块、下限位块及所述第一支撑部依次设置在所述主体上。
作为优选，所述第一铰接部与所述滑块之间、所述第二铰接部与所述下限位块之间、所述第三铰接部与所述第二支撑部之间均通过连接杆进行铰接连接。
作为优选，所述上限位结构为设置在所述滑杆末端的环形轴套。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种三态机械脚结构，设置有半向铰接件，设置在半向铰接件上的第二铰接部及第三铰接部由于为同侧设置，所述第二铰接部及第三铰接部的最大运动幅度为与板件本体平行，最小运动幅度为与板件本体垂直，因此，本发明人中的机械脚存在两种运动极限状态：
第一种运动极限状态即滑块沿上限位结构运动至极限时，此时机械脚与地面的接触面积最小，适用于在硬质地面上行走；
第二种运动极限状态即滑块沿下限位块运动至极限时，此时铰接下限位块与半向铰接件、铰接第二支撑部与半向铰接件的连接杆处于同一直线上，圆盘上弧形凸面的最低点与第一支撑部的最低点共面，并抵接地面，此时机械脚与地面的接触面积逐渐变大，适用于在软质地面上行进；
并且，处于第二种运动极限状态时的机械脚，还可装设在船体结构上，作为船桨使用；使得具备浮力的结构能在水中行进，实现了具备本发明机械脚结构的机器人能在硬质地面、软质地面及水中使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明机械脚处于第一种运动极限状态时的结构示意图。
图2为本发明机械脚处于第二种运动极限状态时的结构示意图。
图3为本发明半向铰接件的正视结构示意图。
图4为本发明半向铰接件的结构简图。
图5为本发明半向铰接件的侧视结构示意图。
图6为本发明机械脚装设在船体结构上的结构示意图。
其中：
100-机械脚结构，1-主体，11-滑杆，111-下限位块，112-上限位结构，12-腿杆，121-第一支撑部，2-滑块，3-半向铰接件，31-第一铰接部，32-第二铰接部，33-第三铰接部，34-板件本体，35-支撑板架，4-第二支撑部，5-连接杆，6-船体结构。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
实施例1
如图1所示，本实施例中提供一种用于机器人的机械脚结构100，主要包括：机械脚的主体1、滑块2及半向铰接件3。
所述主体1为一金属杆件，所述金属杆件上分为相连接的两段，包括滑杆11及腿杆12，该滑杆11的表面光滑设置，所述腿杆12的一端为所述滑杆11，所述腿杆12的另一端设置有第一支撑部121；所述第一支撑部121包括设置在所述腿杆12末端的足套。
所述滑块2设置在所述滑杆11上并滑动连接所述滑杆11，所述滑杆11与所述腿杆12的交接处对应所述滑块2设置有下限位块111，所述滑杆11上对应所述下限位块111设置有上限位结构112，所述滑块2在所述上限位结构112与所述下限位块111之间的滑杆11段上滑动；作为一种优选方案，所述上限位结构112为设置在所述滑杆11末端的环形轴套，该机械腿结构100通过该环形轴套与机器人的其它部件相结合，以组成机器人的脚部结构。由于所述滑杆11与所述腿杆12为同杆设置，所述上限位结构112、滑块2、下限位块111及所述第一支撑部121则依次设置在所述主体1上。
所述半向铰接件3包括板件本体34及分别向所述板件本体34上端面及下端面凸出设置的支撑板架35，所述支撑板架35对称设置在所述板件本体34上；所述板件本体34的上端面设置有第一铰接部31，所述板件本体34的下端面设置有第二铰接部32及第三铰接部33，所述第一铰接部31、第二铰接部32及所述第三铰接部33均为相对设置在所述支撑板架35上的通孔，所述第二铰接部32及第三铰接部33分别设置在所述第一铰接部31的两侧；如图3-5所示。
所述第一铰接部121铰接所述滑块2，所述第二铰接部32铰接所述下限位块111，所述第三铰接部33通过铰接第二支撑部4铰接所述第一支撑部121，所述第一铰接部31与所述滑块2之间、所述第二铰接部32与所述下限位块111之间、所述第三铰接部33与所述第二支撑部4之间均通过连接杆5进行铰接连接。所述第二支撑部4包括一设置有弧形凸面的圆盘，所述圆盘铰接在所述足套上，所述圆盘水平放置时所述弧形凸面的最低点抵接地面。
作为一种优选方案，本实施例中，所述滑块2沿所述上限位结构112运动至极限位置，此时第二支撑部4的圆盘被提起，即仅由第一支撑部121与地面接触并起到支撑机器人的作用，适用于在硬质地面上的行走。实际控制中，滑块2的运动极限位置与第二支撑部4之间的拉紧极限需要经过计算测试进行确定。
本实施例中所述机械脚及机器人的其它结构可参见现有技术。
实施例2
与实施例1中的相同之处不作赘述，本实施例中，如图2所示，将所述滑块2沿所述下限位块111运动至极限位置，此时连接所述半向铰接件3与下限位块111、连接所述半向铰接件3与第二支撑部4的连接杆5处于同一直线上，由于滑块2与所述半向铰接件3之间连接杆5的顶紧作用，所述圆盘处于水平状态，并且圆盘上弧形凸面的最低点与第一支撑部121上的足套的最低点处于同一平面并抵接地面，此时机械脚与地面的接触面会逐渐变大，适用于在软质地面上的行走。所述第二支撑部4亦可设置为椭圆形或球形，以提高在软质地面的行走适应性。
实施例3
与实施例2中不同的是，本实施例中的机械脚结构100并非是装设于机器人上，其是装设在具有一定自身浮力的结构上，如图6所示的船体结构6。
本实施例中，为了便于将所述机械脚的主体1杆件设置于船体结构6上，可以在上限位结构112设置的环形轴套的另一端对应主体1杆件设置一延长段(图中未示)，以便于使用者的手持控制；通过环形轴套将该机械脚结构100设置为类似船桨的可摆动形式，从而便于机械脚在水中配合船体结构6的推进运动。进一步地，该机械脚结构100亦可以机械设置的形式，如通过转轴套接所述环形轴套，通过电机带动转轴从而带动该机械脚的摆动或高速转动，以提高船体结构6在水中的行进速度。
作为一种优选形式，亦可对所述滑块2设置驱动件，使得在该机械脚进行摆动运作的同时能改变所述滑块2在滑杆11上的相对位置，该驱动件的具体设置本领域人员能轻易实现，如设置一气缸，通过气缸导杆连接所述滑块，此处不作赘述。
本实施例中所述机械脚及船体的其它结构可参见现有技术。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种三态机械脚结构，其特征在于，包括：
机械脚的主体，所述主体包括相互连接的滑杆及腿杆，所述腿杆的一端连接所述滑杆，所述腿杆的另一端设置有第一支撑部；
设置在所述滑杆上的滑块，所述滑杆与所述腿杆连接处对应所述滑块设置有下限位块，所述滑杆对应所述下限位块设置有上限位结构，所述滑块在所述上限位结构与所述下限位块之间的滑杆段滑动；
所述第一支撑部包括设置在所述腿杆末端的足套；
第二支撑部包括一设置有弧形凸面的圆盘，所述圆盘铰接所述足套；
当所述滑块沿所述滑杆向所述上限位结构运动至极限位置时，所述第二支撑部为提起状态；
当所述滑块沿所述滑杆向所述下限位块运动至极限位置时，所述第二支撑部为水平状态，所述圆盘水平放置时所述弧形凸面的最低点抵接地面；
半向铰接件，包括板件本体，所述板件本体的上端面设置有第一铰接部，所述板件本体的下端面设置有第二铰接部及第三铰接部，所述第一铰接部铰接所述滑块，所述第二铰接部铰接所述下限位块，所述第三铰接部通过铰接第二支撑部铰接所述第一支撑部；
所述机械脚主体可以横向设置在船体结构上。
2.根据权利要求1所述的三态机械脚结构，其特征在于，所述半向铰接件还包括分别向所述板件本体上端面及下端面凸出设置的支撑板架，所述支撑板架对称设置在所述板件本体上。
3.根据权利要求2所述的三态机械脚结构，其特征在于，所述第一铰接部、第二铰接部及所述第三铰接部均为相对设置在所述支撑板架上的通孔。
4.根据权利要求3所述的三态机械脚结构，其特征在于，所述第二铰接部及第三铰接部分别设置在所述第一铰接部的两侧。
5.根据权利要求1所述的三态机械脚结构，其特征在于，所述滑杆与所述腿杆为同杆设置，所述上限位结构、滑块、下限位块及所述第一支撑部依次设置在所述主体上。
6.根据权利要求1或4任一项所述的三态机械脚结构，其特征在于，所述第一铰接部与所述滑块之间、所述第二铰接部与所述下限位块之间、所述第三铰接部与所述第二支撑部之间均通过连接杆进行铰接连接。
7.根据权利要求1所述的三态机械脚结构，其特征在于，所述上限位结构为设置在所述滑杆末端的环形轴套。
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