CN112373596B - 一种仿生机械足部装置及仿生机械 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种仿生机械足部装置及仿生机械，涉及仿生机械技术领域，用于降低设计成本以及处理复杂度。该足部装置包括依次连接的连接部件、支撑部件和足底部件，所述连接部件远离支撑部件的一端与所述腿部装置进行连接；所述支撑部件和所述足底部件之间设置有压力传感器，所述足底部件在与地面相接触的表面设置有距离传感器；其中，所述距离传感器在所述仿生机械移动时，向所述仿生机械的控制装置传输指示所述足底部件与地面之间距离的距离检测信号，所述压力传感器向所述控制装置传输指示所述足底部件与地面之间接触压力的压力检测信号。

Description

一种仿生机械足部装置及仿生机械

技术领域

本申请涉及仿生机械技术领域，尤其涉及一种仿生机械足部装置及仿生机械。

背景技术

随着科学技术的发展，仿生机械，例如机械狗等应运而生，其在军事领域、物流配送领域、安保领域等都有着广泛的发展前景。

以机械狗为例，机械狗在使用的过程中，必须具备良好的平衡能力、灵活能力以及移动能力，可以长时间自主运行与移动，因此，需要对机械狗的足部落脚点进行精准的控制。现有的机械狗足部设计常常采用力传感器配合惯性测量单元(Inertial MeasurementUnit，IMU)进行机械狗足部落脚点的控制，但IMU的成本昂贵，且根据IMU进行控制的数据电路处理复杂。因此，如何降低设计成本以及处理复杂度是目前亟待解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种仿生机械足部装置及仿生机械，用于降低设计成本以及处理复杂度。

一方面，提供一种仿生机械足部装置，包括依次连接的连接部件、支撑部件和足底部件，所述连接部件远离支撑部件的一端与所述腿部装置进行连接；

所述支撑部件和所述足底部件之间设置有压力传感器，所述足底部件在与地面相接触的表面设置有距离传感器；

其中，所述距离传感器在所述仿生机械移动时，向所述仿生机械的控制装置传输指示所述足底部件与地面之间距离的距离检测信号，所述压力传感器向所述控制装置传输指示所述足底部件与地面之间接触压力的压力检测信号。

一方面，提供一种仿生机械，所述仿生机械包括腿部装置和控制装置，以及上述的足部装置，每一足部装置与一个腿部装置相连。

本申请实施例中，仿生机械的足部装置包括依次连接的连接部件、支撑部件和足底部件，连接部件远离支撑部件的一端与腿部装置进行连接，支撑部件和足底部件之间设置有压力传感器，足底部件在与地面相接触的表面设置有距离传感器，在仿生机械移动时，压力传感器与距离传感器分别向仿生机械的控制装置传输足底部件与地面之间接触压力的压力检测信号与足底部件与地面之间距离的距离检测信号。可见，本申请实施例可以通过将足底部件、支撑部件、连接部件与压力传感器、距离传感器之间的配合安装，使得在仿生机械移动时，压力传感器能够很好地检测出仿生机械足部与地面接触时的压力大小，以及距离传感器能够实时的检测出仿生机械足部接近地面时的距离大小，并将检测得出的指示压力的压力检测信号以及指示距离的距离检测信号发送给仿生机械的控制装置，便于控制装置根据压力检测信号以及距离检测信号对于仿生机械足部装置落脚点进行精准控制。此外，相较现有的IMU设计方案，由于IMU的成本昂贵，且由于IMU包含多个传感器，使得根据IMU进行控制的数据电路处理复杂，而本申请实施例中，通过压力传感器和距离传感器与仿生机械的其他部位相结合，则可以实现对仿生机械的落脚点的精准控制，成本更低，且由于使用的传感器少，所以进一步使得数据电路处理简单化。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的足部装置的一种结构示意图；

图2为本申请实施例提供的足部装置的剖面示意图；

图3为本申请实施例提供的支撑部件孔位的仰视示意图；

图4为本申请实施例提供的足部装置的右侧俯视示意图；

图5为本申请实施例提供的足部装置的右侧仰视示意图；

图6为本申请实施例提供的仿生机械的一种示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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例，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

首先，对本申请中的部分用语进行解释说明。

1)仿生机械，是通过研究和探讨生物机制，仿照生物的形态、结构或者功能而设计改造的机械。可以认为仿生机械是既具有像生物的运动器官一样精密的条件，又具有优异的智能系统，可以进行巧妙的控制，执行复杂的动作。比较典型的一种仿生机械例如机械狗，机械狗拥有着与动物狗类似的外形特征，能够模拟动物狗实现一定的动作，辅助实现一定的功能。机械狗在军事领域、物流配送领域、安保领域等都有着广泛的发展前景，例如其能够在战场上发挥重要作用，为士兵运送弹药、食物和其他物品等。

2)压力传感器，是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。按不同的测试压力类型，压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器。

3)距离传感器，又叫做位移传感器，是传感器的一种，用于感应其与某物体间的距离以完成预设的某种功能。距离传感器根据其工作原理的不同可分为接近式距离传感器、光学距离传感器、红外距离传感器和超声波距离传感器等多种。

4)弹簧垫片，弹簧垫片主要用于装置在螺母下面用来防止螺母松动，加大预紧力的功能，考虑道弹簧垫片其可以调整力度的特性，因而可以将弹簧垫片用于压力传感器的调零。它的材质有不锈钢的和碳钢的，当然根据需求，可以选择适当的材料。

人工智能(Artificial Intelligence，AI)是利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统。换句话说，人工智能是计算机科学的一个综合技术，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器。人工智能也就是研究各种智能机器的设计原理与实现方法，使机器具有感知、推理与决策的功能。

人工智能技术是一门综合学科，涉及领域广泛，既有硬件层面的技术也有软件层面的技术。人工智能基础技术一般包括如传感器、专用人工智能芯片、云计算、分布式存储、大数据处理技术、操作/交互系统、机电一体化等技术。人工智能软件技术主要包括计算机视觉技术、语音处理技术、自然语言处理技术以及机器学习/深度学习等几大方向。

随着人工智能技术研究和进步，人工智能技术在多个领域展开研究和应用，例如常见的智能家居、智能穿戴设备、虚拟助理、智能音箱、智能营销、无人驾驶、自动驾驶、无人机、机器人、智能医疗、智能客服等，相信随着技术的发展，人工智能技术将在更多的领域得到应用，并发挥越来越重要的价值。

本申请实施例提供的方案主要涉及人工智能的硬件层面的技术，尤其涉及仿生机械技术。而仿生机械技术是一门以力学或者机械学为基础的，综合生物学、医学及工程学的一门边缘技术，它既把工程技术应用于医学、生物学，由把医学、生物学应用于工程技术。它包含着对生物现象进行力学研究，对生物的运动、动作进行工程分析，并把这些成果根据社会的要求付之实用化。

仿生机械技术涉及方方面面，其中，机器人工程技术是把生物学的知识应用于工程领域的典型范例，其目的是为了在宇宙、海洋、原子能生产、灾害现场等异常环境中帮助和代替人类进行作业。机器人不仅要有移动功能的人造手足，而且还要有感觉反馈功能的人工智能，而人造手、步行机械、三维物体的声音识别等为目前研究的热点。

本申请实施例提供的方案主要涉及仿生机械技术领域的步行机械技术，用于辅助仿生机械的移动控制。由于现有的仿生机械足部设计常常采用力传感器配合IMU传感器进行仿生机械足部落脚点的控制，但这种设计价格昂贵、数据电路处理复杂。且由于仿生机械足部尺寸、重量较大，导致仿生机械腿部的重量增加，不利于仿生机械足部落脚点的精准控制。

基于上述问题，本申请实施例提供一种仿生机械足部装置，该装置包括依次连接的连接部件、支撑部件和足底部件，连接部件远离支撑部件的一端与腿部装置进行连接，支撑部件和足底部件之间设置有压力传感器，足底部件在与地面相接触的表面设置有距离传感器，在仿生机械移动时，距离传感器向控制装置传输指示足底部件与地面之间距离的距离检测信号，压力传感器向控制装置传输指示足底部件与地面之间接触压力的压力检测信号。因此，本申请实施例可以通过将足底部件、支撑部件、连接部件与压力传感器、距离传感器之间的配合安装，使得在仿生机械移动时，压力传感器能够很好地检测出仿生机械足部与地面接触时的压力大小，以及距离传感器能够实时的检测出仿生机械足部接近地面时的距离大小，并将检测得出的指示压力的压力检测信号以及指示距离的距离检测信号发送给仿生机械的控制装置，便于控制装置根据压力检测信号以及距离检测信号对于仿生机械足部装置落脚点进行精准控制。此外，相较现有的IMU设计方案，由于IMU的成本昂贵，且由于IMU包含多个传感器，使得根据IMU进行控制的数据电路处理复杂，而本申请实施例中，通过压力传感器和距离传感器与仿生机械的其他部位相结合，则可以实现对仿生机械的落脚点的精准控制，成本更低，且由于使用的传感器少，所以进一步使得数据电路处理简单化。

此外，本申请实施例中，将足部装置的支撑部件设置为镂空结构，能够有效的减轻足部装置的重量，同时支撑部件使用的材料更少，从而更进一步的降低足部装置的成本。

在介绍完本申请实施例的设计思想之后，下面对本申请实施例的技术方案能够适用的应用场景做一些简单介绍，需要说明的是，以下介绍的应用场景仅用于说明本申请实施例而非限定。在具体实施过程中，可以根据实际需要灵活地应用本申请实施例提供的技术方案。

本申请实施例提供的仿生机械足部装置可以应用于安保机器狗、军用机械狗、智能机器人等场景中。

例如，仿生机械足部装置可以应用于安保机器狗中，可将仿生机械足部装置安装于机械狗的足部，在足部装置接近地面或者远离地面时，足部装置将测量得到的压力测量信号与距离测量信号发送给控制装置。例如，安保机器狗可以包括用于行走的腿部，那么在腿部的下端设置与地面进行接触的足部装置，进而在安保机器狗进行巡查过程中，机械狗的控制装置会根据足部装置测量得到的压力测量信号与距离测量信号对足部落脚点进行控制。

如图1所示，为本申请实施例提供的足部装置的一种结构示意图，其中，该足部装置包括连接部件101、支撑部件102、足底部件103、压力传感器104以及距离传感器105。

其中，连接部件101、支撑部件102和足底部件103依次进行连接，连接部件101远离支撑部件102的一端与仿生机械的腿部装置进行连接，支撑部件102和足底部件103之间设置有压力传感器104，足底部件103在与地面相接触的表面设置有距离传感器105。

在具体应用时，仿生机械例如可以为机器人、机械狗或者机械猫等模仿生物特征的机械装置。

在实际使用时，当仿生机械进行移动时，位于足底部件103底部的距离传感器105可以检测仿生机械足底部件103与地面之间的距离，并向仿生机械的控制装置传输指示足底部件103与地面之间距离的距离检测信号。此外，压力传感器104检测出仿生机械足底部件103与地面接触时的压力，并向仿生机械的控制装置传输指示足底部件与地面之间接触压力的压力检测信号。控制装置根据接收到的距离检测信号与压力检测信号对足部装置10的落脚点进行控制。

示例性的，以机械狗为例，当机械狗在移动时，机械狗足底上安装的距离传感器会实时检测机械狗足底距地面之间的距离，并将指示此距离的距离检测信号传输给机械狗的控制器中，且当机械狗足底与地面接触时，机械狗足部上安装的压力传感器会检测足部所受到的压力，也会将指示此压力的压力检测信号传输给机械狗的控制器中，控制器会根据接收到的距离检测信号与压力检测信号，以及机械狗腿部各个关节电机的转动角度计算出机械狗足部的落脚点，进而根据计算出的落脚点对机械狗足部进行的控制。

如图2所示，为本申请实施例提供的足部装置的剖面示意图。其中，图2具体是沿足部装置的剖面示意图。

为了便于信号线的布置，以及为了信号线不易被损坏，连接部件101被设计为空心杆的结构，如图2所示，连接部件101内部设计有收容腔体P，收容腔体P沿连接部件的轴心方向设置，进而压力传感器104与距离传感器105的信号线可以穿过连接部件101的收容腔体P与控制装置进行连接。

具体的，距离传感器105的信号线可以通过足底部件中的信号线孔N进入支撑部件中，然后与压力传感器104的信号线一起通过支撑部件中的信号线孔进入连接部件的收容腔体P中，这样，便可以避免信号线裸露在足部装置的外部，进而信号线不易被损坏，提升使用寿命。同时，连接部件101设计为空心杆的结构还可以降低仿生机械足底装置的整体重量，以更适用于轻量型的仿生机械。

其中，连接部件可以为金属材质，例如，钢材、铝材、镁铝合金等，当然也可以采用其他可能的材质。并且，当连接部件使用金属材质时，将连接部件设计为空心杆结构可以大大减轻仿生机械足部装置的重量，提高对足部的精准控制，进一步加强仿生机械移动时的灵活性。

本申请实施例中，为了更进一步减轻仿生机械足部的重量，使得对轻量型仿生机械的足部也可以灵活的进行控制，还可以将仿生机械足部装置中的支撑部件102被设计成镂空结构或者空心结构。

具体的，镂空结构可以为任何可能的镂空结构，在具体应用时可根据实际需求进行设置，例如可以设计为如图1和图2所示的类似梯形的镂空结构，当然，也可以为其他任何合适的镂空结构，本申请对此并不进行限定。

同理，空心结构也可以为任何可能的镂空结构，在具体应用时可根据实际需求进行设置，例如可以为内部为球形的空心结构，当然，也可以为其他任何合适的镂空结构，本申请对此并不进行限定。

具体的，支撑部件可以为金属材质，例如，钢材、铝材、镁铝合金等，当然也可以采用其他可能的材质。并且，当支撑部件使用金属材质时，将支撑部件设计为镂空结构可以大大减轻仿生机械足部装置的重量，提高对足部的精准控制，进一步加强仿生机械移动时的灵活性。

为了准确测量仿生机械足底与地面的距离，如图1所示，考虑到仿生机械在移动时，其足底通常情况是与地面平行的，所以在本申请实施例中，可以将距离传感器105设置在足底部件103与地面相接触的表面的中心区域，这样通过距离传感器105检测出的足底与地面的距离会更加精确。

在实际应用时，中心区域的大小可以根据具体的情况进行设置，例如可以根据足底部件103与地面接触面积的大小设置中心区域的大小。其中，距离传感器可以为针对本申请需求创新研发的贴片式传感器、也可以为其它适用于本申请实施例的距离传感器。

本申请实施例中，支撑部件102与足底部件103连接处的任一端设置有第一凹槽A，另外一端设置有与第一凹槽匹配的第一突出部B。

在一种可能的实施方式中，参见图1所示，可以在支撑部件102中与足底部件103相连的一端设置第一凹槽A，足底部件103中与支撑部件102相连的一端对应设置有与第一凹槽匹配的第一突出部B。

或者，还可以将足底部件103中与支撑部件102相连的一端设置有第一凹槽A，支撑部件102中与足底部件103相连的一端对应设置有与第一凹槽匹配的第一突出部B。从而在实际使用时，当部件不慎进水时，由于下方的部件设置为具有突出部，所以，水不会滞留于部件中，进而降低压力传感器104带来的损害。

在支撑部件102与足底部件103连接时，第一突出部B位于第一凹槽A中，从而可以在压力传感器安装时，起到安装定位的作用。

同时，还可以将压力传感器104放置于第一凹槽A内，在支撑部件102与足底部件103安装连接后，第一突出部B可以将压力传感器104封装于第一凹槽A内。

具体的，第一凹槽A的结构和大小可以根据压力传感器104进行适应性的调整设置。如图1所示，压力传感器104为长方体形状，那么为了放置压力传感器104，具体参见图3所示，可以将第一凹槽A也设置为长方形形状。以及对应的第一突出部B也为为长方体形状。而对应的支撑部件的凹槽就被设置为与足底部件上为长方体形状的突出部相匹配的长方形凹槽。其中，压力传感器可以为针对本申请需求创新研发的贴片式传感器、也可以为其它适用于本申请实施例的压力传感器。

本申请实施例中，足底部件103与支撑部件102可通过多种方式进行连接，包括可拆卸式连接或者不可拆卸式连接，可拆卸式连接方式包括通过螺钉等可拆卸连接件进行连接或者卡扣式连接，不可拆卸式连接包括胶粘连接或者焊接连接等。

在一种可能的实施方式中，足底部件103与支撑部件102可通过可拆卸连接件进行连接。

如图所示，图4为本申请实施例提供的足部装置的右侧俯视示意图，图5为本申请实施例提供的足部装置的右侧仰视示意图。参见图1、图4与图5，足底部件103与支撑部件102相连接的一端设置有多个围绕第一突出部B进行设置的第一孔C，且该第一孔C的中心线方向垂直于第一突出部B最大面积表面。参见图3所示，支撑部件102与足底部件103相连接的一端对应设置有多个垂直第一凹槽A的第二孔D，且该第二孔D围绕第一凹槽A进行设置，第二孔D的中心线方向垂直于所述第一凹槽A的底部平面。

第一连接件穿过第一孔C与第二孔D进行固定连接，以达到将足底部件103与支撑部件102固定连接的目的。

在实际使用中，足底部件以及支撑部件上的第一孔C与第二孔D可以为螺纹孔或者阶梯孔等，其中，阶梯孔就是在一个小直径的通孔的基础上圆心轴钻出一个大直径的通孔，从侧面看呈现阶梯的形状，可用于一些专业的零件焊接与固定。第一连接件可以为与第一孔C、第二孔D相匹配的螺栓、螺钉、螺柱或者销子等。如图1、图2以及图3所示，第一孔C和第二孔D均可以为螺纹孔，连接件为与螺纹孔相匹配的螺钉，在足底部件上，设置4个均匀围绕长方体结构的突出块均匀分布的螺纹孔，对应的，在支撑部件上，设置4个围绕长方体结构的凹槽均匀分布的螺纹孔，在螺纹孔中使用与之相匹配的螺钉将足底部件与支撑部件进行连接固定。对于孔的数量和连接件的数量本申请实施例对此不做限制。

一般而言，压力传感器的感压部件一般都是弹性材料，这些材料受温度、湿度甚至材料自身蠕变等因素影响，可能产生微小变形，导致没有外力时输出不为0。因此，压力传感器安装好了之后，由于传感器自身重量，周围结构的重量和应力等使得传感器有压力值输出，那么就需要对压力传感器进行调零操作，才能得到真正的测量数据。因此，为了能够对压力传感器104进行调零，在本申请实施例中，考虑到弹簧垫片可以调整力度的特性，因而可以将弹簧垫片用于压力传感器的调零。因此，在支撑部件102与足底部件103之间设置有弹簧垫片，第一连接件从弹簧垫片中穿过，且在将足底部件103与支撑部件102固定连接后，可以通过调整弹簧垫片的形变程度，以对压力传感器104进行调零。例如，第一连接件为螺栓，那么可以调整螺栓和配合螺母的旋进量，来调整弹簧垫片的形变程度，进而对压力传感器104进行调零。

具体的，当足部装置未与地面接触时，压力传感器104就测量出了压力值，而导致此现象的原因可能就是足底部件103与支撑部件102连接的太紧密，使得压力传感器104受到挤压显示出有压力值，此时，为了减弱压力传感器104受到的挤压，则可以通过减小支撑部件102与足底部件103之间的弹簧垫片的形变程度，致使足底部件103与支撑部件102的连接变得疏松一点。相反的，当足部装置与地面接触时，压力传感器104确没有测量出压力值，那么导致此现象的原因可能就是足底部件103与支撑部件102连接的太疏松，使得压力传感器104没有受到挤压显示不出有压力值，此时，为了增强压力传感器104受到的挤压，则可以通过加大支撑部件102与足底部件103之间的弹簧垫片的形变程度，致使足底部件103与支撑部件102的连接变得紧密一点，从而使得压力传感器104受到的挤压，以达到对压力传感器进行调零的操作。

本申请实施例中，连接部件101与支撑部件102连接处的任一端设置有第二凹槽E，另外一端设置有与第二凹槽E匹配的第二突出部F。

在一种可能的实施方式中，参见图1所示，可以在连接部件101与支撑部件102相连的一端设置第二凹槽E，支撑部件102中与连接部件101相连的一端对应设置有与第二凹槽E匹配的第二突出部F。

或者，还可以将支撑部件102中与连接部件101相连的一端设置有第二凹槽E，连接部件101与支撑部件102相连的一端对应设置有与第二凹槽E匹配的第二突出部F。

在连接部件101与支撑部件102连接时，第二突出部F位于第二凹槽E中，起到安装定位的作用。具体的，第二凹槽E的结构和大小可以根据使用情况进行适应性的调整设置。如图1所示，可以将第二突出部F设置为圆角矩形形状，而对应的连接部件的第二凹槽E就被设置为与支撑部件上为长圆角矩形形状的突出部相匹配的圆角矩形凹槽。

本申请实施例中，连接部件101与支撑部件102可通过多种方式进行连接，包括可拆卸式连接或者不可拆卸式连接，可拆卸式连接方式包括通过螺钉等可拆卸连接件进行连接或者卡扣式连接，不可拆卸式连接包括胶粘连接或者焊接连接等。

在一种可能的实施方式中，连接部件101与支撑部件102可通过可拆卸连接件进行连接。

参见图1与图5，支撑部件102与连接部件101相连接的一端设置有多个围绕第二突出部F进行设置的第三孔G，且该第三孔G的中心线方向垂直于第二突出部F的最大面积表面，其中，所述第二突出部F的最大面积表面可以为与第二凹槽E底面接触的表面。参见图1所示，连接部件101与支撑部件102相连接的一端对应设置有多个围绕第二凹槽E进行设置的第四孔H，且该第四孔H垂直于第二凹槽E的底面。

第二连接件穿过第三孔G与第四孔H进行固定连接，以达到将连接部件101与支撑部件102固定连接的目的。

与上述支撑部件102和足底部件103连接类似，第三孔G与第四孔H也可以为螺纹孔或者阶梯孔等，第二连接件也可以为与第一孔C、第二孔D相匹配的螺栓、螺钉、螺柱或者销子等。如图5所示，第三孔G和第四孔H均可以为螺纹孔，第二连接件为与螺纹孔相匹配的螺钉，在支撑部件上，设置2个均匀围绕圆角矩形结构的突出块均匀分布的螺纹孔，对应的，在支撑部件上，设置2个围绕圆角矩形结构的凹槽均匀分布的螺纹孔，在螺纹孔中使用与之相匹配的螺钉将连接部件与支撑部件进行连接固定。对于孔的数量和连接件的数量本申请实施例对此不做限制。

在本申请实施例中，足底部件103可以为半球形结构或者半椭球型结构。

具体的，足底部件103可以采用橡胶材质。因在仿生机械移动时，球型结构的球形表面可以更好的模拟生物的移动，即会跟地面存在一定的角度旋转，从而球形表面可以更好的贴合地面，且在受力时，由于与地面接触的面积比直接设计成立方体的时接触的面积更大，所以每单位面积所受的力就变小了，使得足部装置与地面接触时足部所受到的瞬间冲击力减小，进而可以延长足部装置的使用寿命。

为了保护足底部件103上设置的距离传感器，所以在本申请实施例中，可以在足底部件103上的距离传感器外包裹一层薄皮橡胶来保护距离传感器，以便距离传感器不与地面直接接触，防止仿生机械在移动时，足部与地面摩擦给距离传感器带来损伤，以及防止足部装置踩入水中时给距离传感器带来的损害。

在本申请实施例中，压力传感器104除了设置于支撑部件102和足底部件103之间，还可以设置于其他位置。

具体的，可以将压力传感器104设置于足底部件103上，分别围绕距离传感器105设置于足底部件103的球形表面，可直接测量足部装置与地面接触时所受的压力大小。因足底部件103为半球形结构或者半椭球形结构，所以，在足底部件103上设置多个压力传感器104，以便通过测量足底部件103表面不同区域的压力大小来获得出足底与地面接触时的平均压力值，该平均值即为足部装置与地面接触时所受的压力值。

具体的，压力传感器104还可以设置于足部装置的踝关节处，即支撑部件102与连接部件101的固定连接的位置。将压力传感器104设置与踝关节处可间接测量出足部装置与地面接触时所受的压力大小。可将支撑部件102与连接部件101的相连接的任一端设置为凹槽，另一端对应设置有与凹槽匹配的突出部，在支撑部件102与接部件101连接时，突出部位于第一凹槽中，且将压力传感器104封装于凹槽中。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种仿生机械，如图6所示，为本申请实施例提供的仿生机械的一种示意图，该仿生机械包括腿部装置11和控制装置(位于仿生机械内部，未示出)，以及上述的足部装置10，每一足部装置10与一个腿部装置相连。

在实际应用中，该仿生机械可以根据压力传感器测得的压力大小以及距离传感器测得的距离大小执行相应的动作。例如，当机械狗在移动时，机械狗的足部处于向地面接近的过程中，由于足部没有与地面相接触，所以此时压力传感器没有检测到压力值，而距离传感器则由于机械狗的足部在不断的向地面接近，使得距离传感器实时的检测到足底与地面之间的距离，然后生成指示距离的距离检测信号，并将距离检测信号传输至机械狗的控制中心，然后控制中心会根据接收到的距离检测信号，以及机器狗腿部各关节电机的转动角度计算出机器狗足部的落脚点位置，并根据计算得出的结果对及机器狗的落脚点进行控制。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种仿生机械的足部装置，其特征在于，所述足部装置包括依次连接的连接部件、支撑部件和足底部件，所述连接部件远离支撑部件的一端与仿生机械的腿部装置进行连接；所述足底部件为橡胶材质的半球形结构或者半椭球型结构；

所述支撑部件和所述足底部件之间设置有压力传感器，所述足底部件在与地面相接触的表面的中心区域设置有距离传感器；

所述支撑部件与所述足底部件之间的第一连接件处设置有弹簧垫片，所述第一连接件从所述弹簧垫片中穿过；

在将所述足底部件与所述支撑部件固定连接后，调整所述弹簧垫片的形变程度，以对所述压力传感器进行调零；

在所述仿生机械移动时，所述距离传感器向所述仿生机械的控制装置传输指示所述足底部件与地面之间距离的距离检测信号，所述压力传感器向所述控制装置传输指示所述足底部件与地面之间接触压力的压力检测信号，以使得所述控制装置根据所述距离检测信号确定的所述足底部件与地面之间的距离，以及所述压力检测信号确定与地面的接触压力，确定所述足部装置的落脚点，并根据确定出的落脚点对所述足部装置进行控制。

2.根据权利要求1所述的足部装置，其特征在于，所述连接部件为空心杆，所述压力传感器与所述距离传感器的信号线穿过所述连接部件的收容腔体与所述控制装置连接。

3.根据权利要求1所述的足部装置，其特征在于，所述支撑部件为镂空结构或者空心结构。

4.根据权利要求1所述的足部装置，其特征在于，所述支撑部件与所述足底部件之中任一端设置有第一凹槽，另一端对应设置有与所述第一凹槽匹配的第一突出部；

在所述支撑部件与所述足底部件连接时，所述第一突出部位于所述第一凹槽中并将所述压力传感器封装于所述第一凹槽内。

5.根据权利要求4所述的足部装置，其特征在于，所述足底部件与所述支撑部件相连接的一端围绕所述第一突出部设置有多个第一孔，每一个第一孔的中心线方向垂直于所述第一突出部的最大面积表面，所述支撑部件与所述足底部件相连接的一端围绕所述第一凹槽设置有多个与所述第一孔对应的第二孔；

其中，第一连接件穿过所述第一孔与所述第二孔固定连接，以将所述足底部件与所述支撑部件固定连接。

6.根据权利要求1所述的足部装置，其特征在于，所述连接部件与所述支撑部件之中任一端设置有第二凹槽，另一端对应设置有与所述第二凹槽匹配的第二突出部；

所述支撑部件与所述连接部件相连接的一端围绕所述第二突出部设置有多个第三孔，每一个第三孔的中心线方向垂直于所述第二突出部的最大面积表面，所述连接部件与所述支撑部件相连接的一端围绕所述第二凹槽设置有多个与所述第三孔对应的第四孔；

其中，第二连接件穿过所述第三孔与所述第四孔固定连接，以将所述连接部件与所述支撑部件固定连接。

7.一种仿生机械，所述仿生机械包括腿部装置和控制装置，其特征在于，所述仿生机械还包括多个如权利要求1～6任一所述的足部装置，每一足部装置与一个腿部装置相连。