CN108820066A - 一种可调节被动稳定机械足 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可调节被动稳定机械足，主要是针对机器人足部地形适应能力不强，在崎岖路面行走容易打滑的问题所设计的一种，结构简单，可调节的，稳定可靠的机械足；主要由安装支柱、足部、缓冲调节装置、足部压紧装置、足部回转装置、被动防滑调节装置组成；当机械足行走在崎岖地形上时，可通过调节缓冲调节装置，实现机械足对不同状况的崎岖地形的适应，通过被动防滑装置及足部回转装置的作用，可以实现机械足在崎岖路面行走时，自动适应不同崎岖的地形特征，可以使得足部与崎岖地形的接触方式更加稳定、可靠。

Description

一种可调节被动稳定机械足
技术领域
本发明涉及机器人足部结构领域，具体地说是一种具有被动防滑功能的、能适应不同崎岖路面的机械足部结构。
背景技术
移动机器人主要指足式移动机器人和轮式机器人，足式移动机器人以它优良的地形适应能力成为一直以来的研究热点。随着足式机器人研究的不断深入，对足式机器人在不同地形运动的稳定性越来越重视，具有良好足部结构的足式机器人在行走过程中可以有效增强机器人的行走稳定性，改善足端与地面之间的接触状态，降低冲击，延长机器人零部件的寿命，改善机器人机构的可靠性；同时，具有良好足部结构的机器人能量利用率更高，行走过程中的倾覆稳定性能更加良好。机械足的设计是足式机器人设计的重要一环，传统的足式机器人机械足的结构较为简单，一般情况下为平面结构，球面结构或者仿生足弓结构，这些类型的机械足结构简单，功能单一，无法提供足式机器人更好的稳定性以适应崎岖多变的路面状况，越来越不适应足式机器人的发展需要。
发明内容
针对现在足式机器人的足部结构单一，对崎岖地形适应性差的问题，本发明提供了一种可调节的被动防滑机械足。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种可调节被动稳定机械足，机械足整体为对称结构，包括安装支柱、两个足部，两个足部分别通过足部回转轴对称安装在安装支柱底部左右两侧；在安装支柱底部与足部的安装结合处，均设置有被动防滑调节装置；在足部的足端前侧与安装支柱之间均安装有缓冲调节装置，用于调节足部与安装支柱之间分角的大小；被动防滑调节装置外端安装有足部回转装置，且足部回转装置套接在足部回转轴上；在两个足部外侧均设有足部压紧装置。
所述的一种可调节被动稳定机械足，被动防滑调节装置包括设置在足部上的螺旋阶梯台，以及设置在安装支柱上的螺旋阶梯台，螺旋阶梯槽与螺旋阶梯台阶相配合，使足部与安装支柱产生相对转动时，会推动足掌向两边滑动。
所述的一种可调节被动稳定机械足，缓冲调节装置包括内螺纹连接环、缓冲支杆、缓冲套筒、缓冲限位螺母、缓冲弹簧；在所述安装支柱的前侧装配有外螺纹连接杆，缓冲调节装置通过外螺纹连接杆与安装支柱连接，内螺纹连接环装配在外螺纹连接杆端部，缓冲支杆的上端铰接于内螺纹连接环上，缓冲支杆的下端装配在缓冲套内，且缓冲支杆通过缓冲弹簧与缓冲套筒抵接，缓冲套筒铰接在足部上，缓冲支杆上加工有螺纹，螺纹上装配有缓冲限位螺母。
所述的一种可调节被动稳定机械足，足部回转装置包括安装在被动防滑调节装置与安装支柱之间的扭簧，扭簧的两端分别安装在安装支柱上的安装孔和足部的扭簧安装圆槽内，实现足部的自动回转。
所述的一种可调节被动稳定机械足，足部压紧装置包括压紧弹簧、压紧螺母，压紧弹簧安装在足部的外侧，并通过压紧螺母对压紧弹簧进行紧固。
本发明的有益效果：机械足部可以根据地形不同的崎岖状况，调整足与地面的接触形式，对地形的适应性更强，行走的稳定性更好；足部分为左右半足，左右半足在行走的过程中可以进行差动运动，可根据与地面接触的情况不同调整接触姿态；采用螺旋槽与螺旋台接触驱动的方式来调节足部的运动调节，使足部可根据足部转角不同灵活调整姿态。
附图说明
图1为本发明机械足部结构的整体示意图；
图2为本发明机械足部结构的正视图；
图3(a)为安装支柱的结构主视图；
图3(b)为安装支柱的结构侧视图；
图4为左足的结构示意图；
图5为缓冲调节装置的内部结构示意图；
图6为足部安装方式示意图；
图中：
1-安装支柱；2-内螺纹连接环；3-外螺纹连接杆；4-左缓冲支杆；5-左缓冲限位螺母；6-左缓冲套筒；7-左压紧螺母；8-左压紧弹簧；9-左足；10-左扭簧；11-右扭簧；12-右足；13-右压紧螺母；14-足部回转轴；15-右压紧弹簧；16-右缓冲套筒；17-右缓冲限位螺母；18-右缓冲支杆；19-内螺纹连接环；20-缓冲调节装置；21-足部回转装置；22-足部压紧装置；23-被动防滑调节装置；1-Ⅰ-螺旋阶梯槽；9-Ⅰ-螺旋阶梯台9-Ⅱ-扭簧安装圆槽；9-Ⅲ-缓冲装置安装架；4-Ⅰ-缓冲弹簧圆形挡板；6-Ⅰ-缓冲弹簧
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
一种可调节被动稳定机械足，其整体为对称结构，由安装支柱1、左足9、右足12构成，左右两足通过足部回转轴14对称安装在安装支柱1底部左右两侧。以机械足左侧为例：在安装支柱1底部与左足9的安装结合处，设置有被动防滑调节装置23，被动防滑调节装置23包括设置在左足9上的螺旋阶梯台9-Ⅰ和设置在安装支柱1上的螺旋阶梯台1-Ⅰ，螺旋阶梯槽与螺旋阶梯台阶相配合，使左足与安装支柱产生相对转动时，会推动足掌向两边滑动。在左足9足端前侧与安装支柱1之间安装有缓冲调节装置20，可调节缓冲的行程大小，从而调节左足与安装支柱之间分角的大小，适应不同的崎岖路面，缓冲调节装置20同时也能很好减小崎岖路面对于足部的冲击力，使机械结构更可靠。被动防滑调节装置23外端安装有足部回转装置21，足部回转装置21套接在足部回转轴14上，包括安装在被动防滑调节装置23与安装支柱之间的两个扭转弹簧10、11，左右扭簧10、11的两头安装在安装支柱1上的安装孔和扭簧安装圆槽9-Ⅱ内，实现足部的自动回转。在左足9外侧设有足部压紧装置22。
缓冲调节装置20包括：内螺纹连接环2、19，左右缓冲支杆4、18，左右缓冲套筒6、16，左右缓冲限位螺母5、17，缓冲弹簧6-Ⅰ；安装支柱1的前侧装配有外螺纹连接杆3，外螺纹连接杆的两端各装配有内螺纹连接环2、19；左右缓冲支杆4、18的上端分别铰接于内螺纹连接环2和19上，缓冲支杆的下端装配在缓冲套内，缓冲支杆的下端设有缓冲弹簧圆形挡板4-Ⅰ，缓冲弹簧圆形挡板4-Ⅰ抵在缓冲弹簧6-Ⅰ的上端，缓冲弹簧6-1的下端抵在缓冲套筒上，左右缓冲套筒6和16分别铰接在缓冲装置安装架9-Ⅲ上，缓冲支杆4和18上加工有螺纹，螺纹上装配有左、右缓冲限位螺母5、17，可以限制缓冲支杆在一定行程范围内运动。
足部压紧装置22包括：左右压紧弹簧8、15，左右压紧螺母7、13；在左右足9、12的两边外侧安装有压紧弹簧8、15，通过左压紧螺母7和右压紧螺母13来进行紧固。
当机械足行走在崎岖路面时，足尖先着地，在机身重力的作用下，左右足9、12会相对于安装支柱1产生旋转，由于，足部压紧装置22的压紧作用，安装支柱1的螺旋阶梯槽1-Ⅰ与左右足9、12的螺旋阶梯台紧密接触，产生相对转动时，会驱动左右足9、12向两边移动，使左右足9、12之间可形成可调节大小的V型槽可以很好的夹住崎岖地形上的山石凸起，提高行走的稳定性，左足9和右足12可以根据足底接触的地形不同，分别相对安装支柱1转动不同的角度；通过调节缓冲支杆4、18上的缓冲限位螺母5、17的位置，可以调节缓冲行程的大小，从而改变左右足9、12与安装支柱1之间的相对转角的大小，使左右足9、12之间所形成不同大小的V型槽以适应崎岖状况不同的路面，使机械足在崎岖地形行走时更加稳定可靠。

Claims (5)

1.一种可调节被动稳定机械足，其特征在于，机械足整体为对称结构，包括安装支柱、两个足部，两个足部分别通过足部回转轴对称安装在安装支柱底部左右两侧；在安装支柱底部与足部的安装结合处，均设置有被动防滑调节装置；在足部的足端前侧与安装支柱之间均安装有缓冲调节装置，用于调节足部与安装支柱之间分角的大小；被动防滑调节装置外端安装有足部回转装置，且足部回转装置套接在足部回转轴上；在两个足部外侧均设有足部压紧装置。
2.如权利要求1所述的一种可调节被动稳定机械足，其特征在于，所述被动防滑调节装置包括设置在足部上的螺旋阶梯台，以及设置在安装支柱上的螺旋阶梯台，螺旋阶梯槽与螺旋阶梯台阶相配合，使足部与安装支柱产生相对转动时，会推动足掌向两边滑动。
3.如权利要求1所述的一种可调节被动稳定机械足，其特征在于，所述缓冲调节装置包括内螺纹连接环、缓冲支杆、缓冲套筒、缓冲限位螺母、缓冲弹簧；在所述安装支柱的前侧装配有外螺纹连接杆，缓冲调节装置通过外螺纹连接杆与安装支柱连接，内螺纹连接环装配在外螺纹连接杆端部，缓冲支杆的上端铰接于内螺纹连接环上，缓冲支杆的下端装配在缓冲套内，且缓冲支杆通过缓冲弹簧与缓冲套筒抵接，缓冲套筒铰接在足部上，缓冲支杆上加工有螺纹，螺纹上装配有缓冲限位螺母。
4.如权利要求1所述的一种可调节被动稳定机械足，其特征在于，所述足部回转装置包括安装在被动防滑调节装置与安装支柱之间的扭簧，扭簧的两端分别安装在安装支柱上的安装孔和足部的扭簧安装圆槽内，实现足部的自动回转。
5.如权利要求1所述的一种可调节被动稳定机械足，其特征在于，所述足部压紧装置包括压紧弹簧、压紧螺母，压紧弹簧安装在足部的外侧，并通过压紧螺母对压紧弹簧进行紧固。
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