CN115107900B - 一种可变形的足端机构 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器人技术领域，一种可变形的足端机构，包括动力机、螺纹杆、螺纹柱推动杆、滑块、第一连杆、第二连杆、第一足底板、第二足底板、第一四分之一球形足端和第二四分之一球形足端。动力机通过螺纹杆、螺纹柱推动杆、滑块、第一连杆和第二连杆的传动，可以控制第一足底板、第二足底板、第一四分之一球形足端和第二四分之一球形足端的收缩和展开，从而形成足端不同的形态。本发明的足端机构具有半球形态和展开形态，可以和地形分别形成点接触和面接触，通过形态的切换可以分别适应刚性的粗糙地形和松软地形。本发明的可变形足端机构在半球形态和展开形态间切换的过程中，其形态变化形成二指手爪的夹放操作，因此可以用作抓取机构。

Description

一种可变形的足端机构

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种可变形的足端机构。

背景技术

现有的腿式机器人的足端一般设计为四分之一球形或者圆柱形，在和地面交互过程中形成点接触或者线接触。这种方式可以省去运动过程中足端姿态的调整，提高刚性粗糙地形运动稳定性，但是和地面接触面小，在通过松软地形时容易陷入其中，从而对机器人的运动稳定性造成影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可变形的足端机构，解决了背景技术中的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种可变形的足端机构，包括动力机，所述动力机的输出轴固定连接螺纹杆的上端，所述螺纹杆的下端与螺纹柱推动杆之间螺纹连接，所述螺纹柱推动杆的下端与滑块之间固定连接，所述滑块的下端设置有第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和第二连杆的上端与所述滑块下表面之间转动连接，所述第一连杆的下端与第一足底板上端的外侧面之间转动连接，所述第二连杆的下端与第二足底板上端的外侧面之间转动连接，所述第一足底板的上端内侧面与所述第二足底板的上端内侧面之间转动连接，所述第一足底板的下端与第一四分之一球形足端靠球心一侧之间转动连接，所述第二足底板的下端与第二四分之一球形足端靠球心一侧之间转动连接，所述第一四分之一球形足端远离球心的上端与小腿下端其中一侧之间转动连接，所述第二四分之一球形足端远离球心的上端与所述小腿下端其中另一侧之间转动连接。

进一步地，所述动力机固定设置在所述小腿的空腔内，所述动力机的输出轴沿所述小腿的轴线方向设置，所述小腿上设置有小腿盖。

进一步地，所述第一连杆和所述第二连杆对称设置，所述第一连杆和所述第二连杆的上端设置有齿槽，所述第一连杆和所述第二连杆的上端的齿槽之间啮合连接，且传动比为:。

进一步地，所述螺纹柱推动杆的内侧设置有沿着自身轴线贯穿的穿孔，穿孔内设置有与所述螺纹杆配合螺纹连接的内螺纹。

进一步地，所述滑块和所述小腿空腔内壁之间相贴合且滑动设置。

进一步地，所述第一连杆和所述第二连杆相对于所述滑块绕转动点转动，转动轴和小腿轴线垂直。

进一步地，所述第一足底板和所述第二足底板分别相对于所述第一连杆和所述第二连杆绕转动点转动，转动轴和所述第一连杆相对于所述滑块的转动轴方向一致。

所述第一足底板相对于所述第二足底板绕转动点转动，转动轴和所述第一连杆相对于所述滑块的转动轴方向一致。

进一步地，所述第一四分之一球形足端和所述第二四分之一球形足端分别相对于所述第一足底板和所述第二足底板绕转动点转动，转动轴和所述第一连杆相对于所述滑块的转动轴方向一致。

进一步地，所述第一四分之一球形足端和所述第二四分之一球形足端分别相对于所述小腿绕转动点转动，转动轴和所述第一连杆相对于所述滑块的转动轴方向一致。

本发明的有益效果：

本发明的足端机构具有半球形态和展开形态，可以和地形分别形成点接触和面接触，通过形态的切换可以分别适应刚性的粗糙地形和松软地形。同时，本发明的可变形足端机构在半球形态和展开形态间切换的过程中，其形态变化形成二指手爪的夹放操作，因此可以用作抓取机构。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，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是本发明的可变形足端机构的视角一立体图；

图2是本发明的可变形足端机构的视角二立体图；

图3是本发明的可变形足端机构的正视图；

图4是本发明的可变形足端机构的右视图；

图5是本发明的可变形足端机构的俯视图；

图6是本发明的可变形足端机构处于收缩状态的示意图；

图7是本发明的可变形足端机构处于展开状态的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明提供的一种实施例，一种可变形的足端机构。

如图1-5所示，图1是本发明的可变形足端机构的视角一立体图，图2是本发明的可变形足端机构的视角二立体图，图3是本发明的可变形足端机构的正视图，图4是本发明的可变形足端机构的右视图，图5是本发明的可变形足端机构的俯视图。一种可变形的足端机构，包括动力机1，动力机1的输出轴固定连接螺纹杆2的上端，螺纹杆2的下端与螺纹柱推动杆3之间螺纹连接，螺纹柱推动杆3的下端与滑块4之间固定连接，滑块4的下端设置有第一连杆5和第二连杆6，第一连杆5和第二连杆6的上端与滑块4下表面之间转动连接，第一连杆5的下端与第一足底板7上端的外侧面之间转动连接，第二连杆6的下端与第二足底板8上端的外侧面之间转动连接，第一足底板7的上端内侧面与第二足底板8的上端内侧面之间转动连接，第一足底板7的下端与第一四分之一球形足端9靠球心一侧之间转动连接，第二足底板8的下端与第二四分之一球形足端10靠球心一侧之间转动连接，第一四分之一球形足端9远离球心的上端与小腿11下端其中一侧之间转动连接，第二四分之一球形足端10远离球心的上端与小腿11下端其中另一侧之间转动连接。

动力机1固定设置在小腿11的空腔内，动力机1的输出轴沿小腿11的轴线方向设置，小腿11上设置有小腿盖12，拆下小腿盖12可以便于小腿11空腔内可变形足端机构部件的安装。

第一连杆5和第二连杆6对称设置，第一连杆5和第二连杆6的上端设置有齿槽，第一连杆5和第二连杆6的上端的齿槽之间啮合连接，且传动比为1:1。这样的设置，使得第一连杆5和第二连杆6同时转动，且保证转动角度一致。

螺纹柱推动杆3的内侧设置有沿着自身轴线贯穿的穿孔，穿孔内设置有与螺纹杆2配合螺纹连接的内螺纹。

滑块4和小腿11空腔内壁之间相贴合且滑动设置，在动力机1驱动下可以沿小腿11轴线方向13和14移动。

第一连杆5和第二连杆6可以相对于滑块4绕转动点转动，转动轴和小腿11轴线垂直。

第一足底板7和第二足底板8可以分别相对于第一连杆5和第二连杆6绕转动点转动，转动轴和第一连杆5相对于滑块4的转动轴方向一致。

第一足底板7可以相对于第二足底板8绕转动点转动，转动轴和第一连杆5相对于滑块4的转动轴方向一致。

第一四分之一球形足端9和第二四分之一球形足端10可以分别相对于第一足底板7和第二足底板8绕转动点转动，转动轴和第一连杆5相对于滑块4的转动轴方向一致。

第一四分之一球形足端9和第二四分之一球形足端10可以分别相对于小腿11绕转动点转动，转动轴和第一连杆5相对于滑块4的转动轴方向一致。

驱动动力机1，螺纹柱推动杆3和滑块4在其和螺纹杆2的螺纹配合的作用下沿方向14移动，第一连杆5相对于推动杆上的滑块4绕正方向转动，第二连杆6相对于推动杆上的滑块4绕负方向转动，第一足底板7相对于第一连杆5绕负方向转动，第二足底板8相对于第二连杆6绕正方向转动，第一足底板7相对于第二足底板8绕负方向转动，第一四分之一球形足端9相对于足第一足底板7绕正方向转动，第二四分之一球形足端10相对于第二足底板8绕负方向转动，第一四分之一球形足端9相对于小腿11绕负方向转动，第二四分之一球形足端10相对于小腿11绕正方向转动，从而使第一足底板7、第二足底板8、第一四分之一球形足端9和第二四分之一球形足端10展开。

驱动动力机1，螺纹柱推动杆3和滑块4在其和螺纹杆2的螺纹配合的作用下沿方向13移动，第一连杆5相对于推动杆上的滑块4绕负方向转动，第二连杆6相对于推动杆上的滑块4绕正方向转动，第一足底板7相对于第一连杆5绕正方向转动，第二足底板8相对于第二连杆6绕负方向转动，第一足底板7相对于第二足底板8绕正方向转动，第一四分之一球形足端9相对于第一足底板7绕负方向转动，第二四分之一球形足端10相对于第二足底板8绕正方向转动，第一四分之一球形足端9相对于小腿11绕正方向转动，第二四分之一球形足端10相对于小腿11绕负方向转动，从而使第一足底板7、第二足底板8、第一四分之一球形足端9和第二四分之一球形足端10收缩。

图6是本发明的可变形足端机构处于收缩状态的示意图。驱动动力机1，使螺纹柱推动杆3和滑块4沿方向13移动，可以使足端机构收缩至半球形态。

图7是本发明的可变形足端机构处于展开状态的示意图。驱动动力机1，使螺纹柱推动杆3和滑块4沿方向14移动，可以使足端机构展开至展开形态。

本发明的可变形足端机构的收缩和展开过程类似于二指手爪的夹放操作，因此可以用作抓取机构。为了增大抓取的摩擦力，可以在展开状态时第一足底板7、第二足底板8、第一四分之一球形足端9和第二四分之一球形足端10与地面的接触面设置弹性突触和凹槽，第一足底板7和第一四分之一球形足端9上的突触和凹槽与第二足底板8和第二四分之一球形足端10上的凹槽和突触对称分布，以便足端机构处于收缩状态时，第一足底板7和第一四分之一球形足端9上的突触可以嵌入第二足底板8和第二四分之一球形足端10上的凹槽内，第二足底板8和第二四分之一球形足端10上的突触可以嵌入第一足底板7和第一四分之一球形足端9上的凹槽内。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种可变形的足端机构，包括动力机（1），其特征在于，所述动力机（1）的输出轴固定连接螺纹杆（2）的上端，所述螺纹杆（2）的下端与螺纹柱推动杆（3）之间螺纹连接，所述螺纹柱推动杆（3）的下端与滑块（4）之间固定连接，所述滑块（4）的下端设置有第一连杆（5）和第二连杆（6），所述第一连杆（5）和第二连杆（6）的上端与所述滑块（4）下表面之间转动连接，所述第一连杆（5）的下端与第一足底板（7）上端的外侧面之间转动连接，所述第二连杆（6）的下端与第二足底板（8）上端的外侧面之间转动连接，所述第一足底板（7）的上端内侧面与所述第二足底板（8）的上端内侧面之间转动连接，所述第一足底板（7）的下端与第一四分之一球形足端（9）靠球心一侧之间转动连接，所述第二足底板（8）的下端与第二四分之一球形足端（10）靠球心一侧之间转动连接，所述第一四分之一球形足端（9）远离球心的上端与小腿（11）下端其中一侧之间转动连接，所述第二四分之一球形足端（10）远离球心的上端与所述小腿（11）下端其中另一侧之间转动连接。

2.根据权利要求1所述的一种可变形的足端机构，其特征在于，所述动力机（1）固定设置在所述小腿（11）的空腔内，所述动力机（1）的输出轴沿所述小腿（11）的轴线方向设置，所述小腿（11）上设置有小腿盖（12）。

3.根据权利要求1所述的一种可变形的足端机构，其特征在于，所述第一连杆（5）和所述第二连杆（6）对称设置，所述第一连杆（5）和所述第二连杆（6）的上端设置有齿槽，所述第一连杆（5）和所述第二连杆（6）的上端的齿槽之间啮合连接，且传动比为1:1。

4.根据权利要求1所述的一种可变形的足端机构，其特征在于，所述螺纹柱推动杆（3）的内侧设置有沿着自身轴线贯穿的穿孔，穿孔内设置有与所述螺纹杆（2）配合螺纹连接的内螺纹。

5.根据权利要求1所述的一种可变形的足端机构，其特征在于，所述滑块（4）和所述小腿（11）空腔内壁之间相贴合且滑动设置。

6.根据权利要求1所述的一种可变形的足端机构，其特征在于，所述第一连杆（5）和所述第二连杆（6）相对于所述滑块（4）绕第一转动点转动，第一转动轴和小腿（11）轴线垂直。

7.根据权利要求6所述的一种可变形的足端机构，其特征在于，所述第一足底板（7）和所述第二足底板（8）分别相对于所述第一连杆（5）和所述第二连杆（6）绕第二转动点转动，第二转动轴和所述第一连杆（5）相对于所述滑块（4）的第一转动轴方向一致。

8.根据权利要求6所述的一种可变形的足端机构，其特征在于，所述第一足底板（7）相对于所述第二足底板（8）绕第三转动点转动，第三转动轴和所述第一连杆（5）相对于所述滑块（4）的第一转动轴方向一致。

9.根据权利要求6所述的一种可变形的足端机构，其特征在于，所述第一四分之一球形足端（9）和所述第二四分之一球形足端（10）分别相对于所述第一足底板（7）和所述第二足底板（8）绕第四转动点转动，第四转动轴和所述第一连杆（5）相对于所述滑块（4）的第一转动轴方向一致。

10.根据权利要求6所述的一种可变形的足端机构，其特征在于，所述第一四分之一球形足端（9）和所述第二四分之一球形足端（10）分别相对于所述小腿（11）绕第五转动点转动，第五转动轴和所述第一连杆（5）相对于所述滑块（4）的第一转动轴方向一致。

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