CN113092155A - 一种足式机器人单腿实验台架 - Google Patents

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王志瑞
邢伯阳
刘宇飞
梁振杰
江磊
邓秦丹
苏波
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Abstract

本发明涉及一种足式机器人单腿实验台架，属于实验台架设计技术领域。该实验台架包括导轨总成、框架总成、6‑UPS并联平台总成，导轨总成通过推杆固定板固定连接于框架总成顶部；6‑UPS并联平台总成通过下平台固定连接于框架总成下部；各组件固定连接完成后，6‑UPS并联平台总成位于导轨总成正下方。本发明能够通过推杆调节导轨总成与6‑UPS并联平台总成的距离，以适应不同的单腿高度，拓展了实验平台适用范围；其次，6‑UPS并联平台总成具有6个自由度，能够模拟多种腿足与地面的接触姿态，进而获取更多姿态状态和维度的受力情况；再次，主动滑块能够使被测单腿机构相对6‑UPS并联平台总成前后滑动，模拟单腿机构的行走过程，进而进一步减小误差，增加试验台架的准确性。

Description

一种足式机器人单腿实验台架
技术领域
本发明属于实验台架设计技术领域，具体涉及一种足式机器人单腿实验台架。
背景技术
对足式机器人而言，其腿部、足端等部位在不同行走步态、不同着地位姿条件下的受力状态对于机器人判断自身状态，辅助运动决策以及优化腿部的结构强度等，均有重要的指导和参考意义。但是对于整机运动状态下的足式机器人，单腿的受力状态并不便于测量。因此，需要有专用的单腿实验台架，能够模拟足式机器人腿足的受力状态，并测量相关力。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：一，如何设计能够模拟多种腿足与地面的接触姿态，进而获取更多姿态状态和维度的受力情况的实验台架；二，如何设计能够适应多种单腿高度的实验台架；三，如何设计台架能够模拟单腿的实际行走过程。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种足式机器人单腿实验台架，该足式机器人单腿实验台架包括导轨总成A、框架总成B、6-UPS并联平台总成C；所述导轨总成A通过推杆固定板A-1固定连接于框架总成B顶部；所述6-UPS并联平台总成C通过下平台C-3固定连接于框架总成B下部；各组件固定连接完成后，6-UPS并联平台总成C位于导轨总成A正下方；
优选地，所述导轨总成A包括推杆连接板A-1、推杆A-2、导轨A-3、主动滑块A-4、安装平台A-5、安装支架A-6；其中推杆A-2底部固定连接于推杆连接板A-1，推杆A-2顶部固定连接有导轨A-3，使用过程中，四个推杆A-2同步伸缩，以保证两个导轨A-3处于同一水平面；导轨A-3截面为工字型；主动滑块A-4与导轨A-3以移动副连接，主动滑块A-4可以在导轨A-3行程内主动调整位置；安装平台A-5固定连接于主动滑块A-4；安装支架A-6固定连接于安装平台A-5。
优选地，所述导轨总成A通过推杆固定板A-1固定连接于框架总成B顶部。
优选地，所述6-UPS并联平台总成C包括压力板C-1、伸缩杆C-2、下平台C-3、上平台C-4；六个伸缩杆C-2一端以球副形式连接于下平台C-3，另一端以万向节形式连接于上平台C-4；压力板C-1固定连接于上平台C-4。
优选地，所述6-UPS并联平台总成C通过下平台C-3固定连接于框架总成B下部。
优选地，装配完成后的安装平台A-5能够通过推杆A-2的伸缩调整相对于框架总成B的上下相对位置。
优选地，所述安装平台A-5能够通过主动滑块A-4在导轨A-3滑动以调整其相对于框架总成B的前后相对位置。
优选地，所述固定连接于上平台C-4的压力板C-1能够通过6-UPS并联平台调整其相对于框架总成B的姿态，以模拟腿足在不同触地姿态下的受力状态以及运动能力。
本发明还提供了一种所述足式机器人单腿实验台架的工作方法。
本发明还提供了一种所述足式机器人单腿实验台架在实验台架设计技术领域中的应用。
(三)有益效果
首先，本发明的足式机器人单腿实验台架能够通过推杆调节导轨总成与6-UPS并联平台总成的距离，以适应不同的单腿高度，拓展了实验平台适用范围；其次，具有压力板结构的6-UPS并联平台总成具有6个自由度，能够模拟多种腿足与地面的接触姿态，进而获取更多姿态状态和维度的受力情况，为步态规划提供决策参考；再次，主动滑块能够使被测单腿机构相对6-UPS并联平台总成前后滑动，模拟单腿机构的行走过程，进而进一步减小测量值与实际值的误差，增加试验台架的准确性。
附图说明
图1为本发明的足式机器人单腿实验台架三维图；
图2为本发明中的导轨总成三维图；
图3为本发明中的6-UPS并联平台总成三维图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1所示，本发明提供的一种足式机器人单腿实验台架包括导轨总成A、框架总成B、6-UPS并联平台总成C；所述导轨总成A通过推杆固定板A-1固定连接于框架总成B顶部；所述6-UPS并联平台总成C通过下平台C-3固定连接于框架总成B下部；各组件固定连接完成后，6-UPS并联平台总成C位于导轨总成A正下方；
如图2所示，所述导轨总成A包括推杆连接板A-1、推杆A-2、导轨A-3、主动滑块A-4、安装平台A-5、安装支架A-6；其中推杆A-2底部固定连接于推杆连接板A-1，推杆A-2顶部与导轨A-3固定连接，使用过程中，四个推杆A-2同步伸缩，以保证两个导轨A-3处于同一水平面；导轨A-3截面为工字型；主动滑块A-4与导轨A-3以移动副连接，主动滑块A-4可以在导轨A-3行程内主动调整位置；安装平台A-5固定连接于主动滑块A-4；安装支架A-6固定连接于安装平台A-5。装配完成后的安装平台A-5能够通过推杆A-2的伸缩调整其相对于框架总成B的上下相对位置，以适应不同高度腿结构的测试需求；安装平台A-5能够通过主动滑块A-4在导轨A-3上滑动以调整其相对于框架总成B的前后相对位置。
所述6-UPS并联平台总成C如图3所示，包括压力板C-1、伸缩杆C-2、下平台C-3、上平台C-4；六个伸缩杆C-2一端以球副形式连接于下平台C-3，另一端以万向节形式连接于上平台C-4；压力板C-1固定连接于上平台C-4。固定连接于上平台C-4的压力板C-1能够通过6-UPS并联平台调整其相对于框架总成B的姿态，以模拟腿足在不同触地姿态下的受力状态以及运动能力。
使用过程中，首先，将待测试单腿固定于安装支架A-6；其次，调整6-UPS并联平台总成C的角度，以模拟所需的腿足与地面的接触姿态；再次，调整6-UPS并联平台总成C的高度，或者调整推杆A-2的长度以控制安装平台A-5相对压力板C-1的高度，直至腿足与压力板C-1接触。实验开始后，可通过控制主动滑块A-4在导轨A-3上的滑动速度，实现单腿在压力板C-1上不同的实验行走速度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种足式机器人单腿实验台架，其特征在于，该足式机器人单腿实验台架包括导轨总成(A)、框架总成(B)、6-UPS并联平台总成(C)；所述导轨总成(A)通过推杆固定板(A-1)固定连接于框架总成(B)顶部；所述6-UPS并联平台总成(C)通过下平台(C-3)固定连接于框架总成(B)下部；各组件固定连接完成后，6-UPS并联平台总成(C)位于导轨总成(A)正下方。
2.如权利要求1所述的足式机器人单腿实验台架，其特征在于，所述导轨总成(A)包括推杆连接板(A-1)、推杆(A-2)、导轨(A-3)、主动滑块(A-4)、安装平台(A-5)、安装支架(A-6)；其中推杆(A-2)底部固定连接于推杆连接板(A-1)，推杆(A-2)顶部固定连接有导轨(A-3)，使用过程中，四个推杆(A-2)同步伸缩，以保证两个导轨(A-3)处于同一水平面；导轨(A-3)截面为工字型；主动滑块(A-4)与导轨(A-3)以移动副连接，主动滑块(A-4)可以在导轨(A-3)行程内主动调整位置；安装平台(A-5)固定连接于主动滑块(A-4)；安装支架(A-6)固定连接于安装平台(A-5)。
3.如权利要求2所述的足式机器人单腿实验台架，其特征在于，所述导轨总成(A)通过推杆固定板(A-1)固定连接于框架总成(B)顶部。
4.如权利要求3所述的足式机器人单腿实验台架，其特征在于，所述6-UPS并联平台总成(C)包括压力板(C-1)、伸缩杆(C-2)、下平台(C-3)、上平台(C-4)；六个伸缩杆(C-2)一端以球副形式连接于下平台(C-3)，另一端以万向节形式连接于上平台(C-4)；压力板(C-1)固定连接于上平台(C-4)。
5.如权利要求4所述的足式机器人单腿实验台架，其特征在于，所述6-UPS并联平台总成(C)通过下平台(C-3)固定连接于框架总成(B)下部。
6.如权利要求5所述的足式机器人单腿实验台架，其特征在于，装配完成后的安装平台(A-5)能够通过推杆(A-2)的伸缩调整相对于框架总成(B)的上下相对位置。
7.如权利要求6所述的足式机器人单腿实验台架，其特征在于，所述安装平台(A-5)能够通过主动滑块(A-4)在导轨(A-3)滑动以调整其相对于框架总成(B)的前后相对位置。
8.如权利要求7所述的足式机器人单腿实验台架，其特征在于，所述固定连接于上平台(C-4)的压力板(C-1)能够通过6-UPS并联平台调整其相对于框架总成(B)的姿态，以模拟腿足在不同触地姿态下的受力状态以及运动能力。
9.一种如权利要求1至8中任一项所述足式机器人单腿实验台架的工作方法。
10.一种如权利要求1至8中任一项所述足式机器人单腿实验台架在实验台架设计技术领域中的应用。
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