CN115824610A - 足式机器人单腿性能试验台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种足式机器人单腿性能试验台，其中包括机架总成、配重承载架总成、单腿安装架总成及足式机器人单腿总成，所述机架总成上沿竖直向安装有两个滑轨，两个所述滑轨之间滑动安装有所述配重承载架总成，所述配重承载架总成上安装有所述单腿安装架总成，所述单腿安装架总成上安装所述足式机器人单腿总成，所述足式机器人单腿总成的底部搭在地面上。本发明所公开的足式机器人单腿性能试验台能够针对不同型号的足式机器人进行单腿行走、奔跑等运动控制性能测试，其结构简单，配重可调，所需的试验场地小，可以为高性能的足式机器人研发奠定基础。
Description
技术领域
本发明涉及技术领域，尤指一种足式机器人单腿性能试验台。
背景技术
足式机器人与地面的接触为离散式的，不需要连续路径的支撑，因而具有强大的环境适应能力，可以快速越过沟壑、障碍、草地等复杂非结构化路面。相比轮式机器人和履带式机器人，足式机器人在野外探险、太空探索、抢险救灾、资源勘探以及军事行动等方面具有独特的优势，甚至可以代替人类从事危险繁杂的工作，具有很大的应用潜力和发展前景。
随着机器人技术的发展，足式机器人的研究热点也逐渐从低速静步态运动转向高速动步态运动，如奔跑运动。足式机器人在高速奔跑时，腿部运动速度增加，落地冲击也剧烈增加，因此对单腿性能提出了更高的要求。足式机器人单腿性能的好坏直接关系到机器人整体性能的优劣，进而影响足式机器人作业的效率及安全性。目前足式机器人单腿的性能测试多以模拟仿真和机器人整体实际场地测试为主。模拟仿真会忽略很多真实环境因素，仿真结果与实际测试之间存在一定差距；而实际场地测试需要的人力和物力成本较高，且效率比较低，同时足式机器人各腿之间存在耦合作用，很难对单腿的性能进行优化。目前缺少足式机器人单腿半工业化试验验证的测试平台。
因此，如何设计一种可以解决上述技术问题的足式机器人单腿性能试验台是本发明人潜心研究的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种足式机器人单腿性能试验台，其能够针对不同型号的足式机器人进行单腿行走、奔跑等运动控制性能测试，其结构简单，配重可调，所需的试验场地小，可以为高性能的足式机器人研发奠定基础。
为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：一种足式机器人单腿性能试验台，其中包括机架总成、配重承载架总成、单腿安装架总成及足式机器人单腿总成，所述机架总成上沿竖直向安装有两个滑轨，两个所述滑轨之间滑动安装有所述配重承载架总成，所述配重承载架总成上安装有所述单腿安装架总成，所述单腿安装架总成上安装所述足式机器人单腿总成，所述足式机器人单腿总成的底部搭在地面上。
本发明足式机器人单腿性能试验台，其中所述机架总成包括机架底座、固定框架及设置于所述机架底座与所述固定框架之间的多个立柱，所述机架底座与所述固定框架之间安装两个所述滑轨，两个所述滑轨位于所述机架总成的两个相对面上，两个所述滑轨所在面的相邻所述立柱之间设置有多个第一横梁，所述机架总成上与两个所述滑轨所在面垂直的两个相对面的相邻所述立柱之间设置有多个第二横梁。
本发明足式机器人单腿性能试验台，其中所述机架底座是由两个底座横梁和两个底座纵梁交叉连接组成，所述立柱设置有四个，四个所述立柱与两个所述底座横梁与两个所述底座纵梁的交叉部位垂直固连，所述立柱与对应的所述底座横梁的外侧端之间设有第一支撑斜杆，所述立柱与对应的所述底座纵梁的外侧端之间设有第二支撑斜杆。
本发明足式机器人单腿性能试验台，其中所述立柱与对应的所述底座横梁之间还设置有第三支撑斜杆，所述第三支撑斜杆位于所述立柱、所述底座横梁及所述第一支撑斜杆围成的区域内，该区域内的所述立柱与所述第一支撑斜杆之间设置有第一支撑横杆，所述立柱与对应的所述底座纵梁之间还设置有第四支撑斜杆，所述第四支撑斜杆位于所述立柱、所述底座纵梁及所述第二支撑斜杆围成的区域内，该区域内的所述立柱与所述第二支撑斜杆之间设置有第二支撑横杆。
本发明足式机器人单腿性能试验台，其中所述第二横梁与所述立柱之间设置有加强筋。
本发明足式机器人单腿性能试验台，其中所述配重承载架总成包括框形结构的承载机架，所述承载机架的两侧分别设有两个滑块，各侧的两个所述滑块滑动设于所述滑轨的两个导轨上。
本发明足式机器人单腿性能试验台，其中所述单腿安装架总成包括安装架本体，所述安装架本体通过连接件安装于所述承载机架上，所述安装架本体的上、下部分别设有用于安装所述足式机器人单腿总成的第一安装部和第二安装部。
本发明足式机器人单腿性能试验台，其中所述安装架本体是由安装架立板和位于所述安装架立板两侧的安装架侧板构成的U形板，所述第一安装部设置于两个所述安装架侧板的上部，所述第二安装部设置于两个所述安装架侧板的下部。
本发明足式机器人单腿性能试验台，其中所述足式机器人单腿总成包括大臂和小臂，所述大臂的一端与所述小臂铰接，所述大臂与所述大臂液压缸的一端铰接，所述大臂液压缸的另一端与所述第一安装部铰接，所述大臂的另一端与所述第二安装部铰接，所述大臂与小臂之间铰接有小臂液压缸，所述小臂的另一端搭在地面上。
本发明足式机器人单腿性能试验台，其中所述大臂液压缸的另一端垂直连接有第一上销轴，所述第一安装部设有开口的铰接套，所述第一上销轴安装于所述第一安装部内，所述大臂的另一端垂直连接有第二上销轴，所述第二安装部设有铰接套，所述第二上销轴安装于所述第二安装部内。
采用上述方案后，本发明足式机器人单腿性能试验台通过机架总成、配重承载架总成、单腿安装架总成及足式机器人单腿总成的结构配置，可以进行足式机器人单腿行走、奔跑等性能测试，同时在测试过程中可以改变单腿的承重载荷。利用该试验台可以有效改善足式机器人单腿的控制性能、提高足式机器人的整体性能和开发效率，为高性能的足式机器人研发奠定基础。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的足式机器人单腿性能试验台的立体结构示意图；
图2是本发明的一个实施例的足式机器人单腿性能试验台的机架总成的立体结构示意图；
图3是本发明的一个实施例的足式机器人单腿性能试验台的配重承载架总成的立体结构示意图；
图4是本发明的一个实施例的足式机器人单腿性能试验台的单腿安装架总成的立体结构示意图；
图5是本发明的一个实施例的足式机器人单腿性能试验台的足式机器人单腿总成的立体结构示意图。
具体实施方式
下面根据附图所示实施方式阐述本发明。此次公开的实施方式可以认为在所有方面均为例示，不具限制性。本发明的范围不受以下实施方式的说明所限，仅由权利要求书的范围所示，而且包括与权利要求范围具有同样意思及权利要求范围内的所有变形。
下面结合具体实施例阐述本发明足式机器人单腿性能试验台的结构。
如图1所示本发明的一个实施例的足式机器人单腿性能试验台的立体结构示意图，包括机架总成1、配重承载架总成2、单腿安装架总成3及足式机器人单腿总成4。
结合图2所示，机架总成1包括机架底座、固定框架5及连接于机架底座与固定框架5之间的四个立柱6。该机架底座是由两个平行的底座横梁7和两个平行的底座纵梁8垂直交叉连接组成的井字形结构。四个立柱6与两个底座横梁7和两个底座纵梁8的交叉部位垂直固连，各立柱6与对应的底座横梁7的外侧端之间分别连接有第一支撑斜杆9，各立柱6与对应的底座纵梁8的外侧端之间分别连接有第二支撑斜杆10。各立柱与对应的底座横梁7之间还连接有第三支撑斜杆11，该第三支撑斜杆11位于该立柱6、底座横梁7及第一支撑斜杆9围成的区域内，该区域内的立柱6与第一支撑斜杆9之间连接有第一支撑横杆12。各立柱6与对应的底座纵梁8之间还连接有第四支撑斜杆13，该第四支撑斜杆13位于该立柱6、底座纵梁8及第二支撑斜杆10围成的区域内，该区域内的立柱6与第二支撑斜杆10之间连接有第二支撑横杆14。
两个底座纵梁8与固定框架5之间安装两个滑轨15，两个滑轨15位于机架总成的两个相对面上，两个滑轨15所在面的两个立柱6之间设置有多个第一横梁16。机架总成上与两个滑轨15所在面垂直的另两个相对面的相邻立柱之间设置有多个第二横梁18，第二横梁18与立柱6之间设置有加强筋17。
两个滑轨15之间滑动安装有配重承载架总成2。参考图3所示，配重承载架总成2包括框形结构的承载机架19及设置于承载机架19两侧的两对滑块20。
承载机架19包括呈上下间隔设置的矩形上框部21、矩形下框部22及连接于上框部21与下框部22之间的多个纵向支撑杆23，多个纵向支撑杆23沿上框部21、下框部22的外缘一圈均匀设置。在上框部21的内腔沿长度方向间隔设有多个第一横向加强杆24，在下框部22的内腔沿长度方向间隔设置有多个第二横向加强杆25。上框部21、下框部22上位于宽度方向的两侧分别连接一对滑块20。每对的两个滑块20上分别设有凹槽，两个滑块20通过两个凹槽与对应的滑轨15的两个导轨凹凸配合在一起。滑轨15与滑块20配合防止单腿上下运动过程中出现倾斜。在上框部21与下框部22之间位于长度方向的两面分别连接有连接板26。
配重承载架总成2上安装有单腿安装架总成3。参考图4所示，单腿安装架总成3包括安装架本体，安装架本体是由安装架立板27和位于安装架立板27两侧的安装架侧板28构成的U形板，在安装架立板27与安装架侧板28之间连接有加强肋板。两个安装架侧板28的上部设有用于安装足式机器人单腿总成的两个第一安装部29，两个安装架侧板28的下部设有用于安装足式机器人单腿总成的第二安装部30。本实施例的第一安装部29采用开口的铰接套，第二安装部30采用铰接套。
安装架本体通过连接件安装于承载机架19的两个连接板26之间。本实施例的连接件采用固定螺栓31和铰接轴32，在两个安装架侧板28之间连接有连接管，固定螺栓31穿过连接管及两个连接板26后将安装架本体与承载机架19连接在一起。在两个安装架侧板28之间还连接有铰接套，铰接轴32穿过铰接套及两个连接板26后将安装架本体与承载机架19连接在一起。
单腿安装架总成3上安装足式机器人单腿总成4。参考图5所示，足式机器人单腿总成4包括大臂33和小臂34。大臂33的下端与小臂34之间通过销轴铰接。另外，小臂33的两个侧板上端之间连接有连接套35，大臂33与小臂34之间通过连接轴36穿过大臂33的两个侧板及小臂34的两个侧板及连接套35使二者连接在一起。大臂33的两个侧板中部与大臂液压缸37的下端铰接在一起。大臂液压缸37的上端连接有第一上销轴38，第一上销轴38安装于第一安装部29内，实现大臂液压缸37与安装架本体的铰接。大臂33的上端连接有第二上销轴39，第二上销轴39安装于第二安装部30内，实现大臂33与安装架本体的铰接。大臂33与小臂34之间铰接有小臂液压缸40，小臂33的下端搭在地面上。
试验时，通过往配重承载架总成2的安装架本体上固定不同的载荷，配重承载架总成2可随足式机器人单腿总成4的运动沿滑轨15上下运动，可以测试单腿在不同载荷情况下的性能。由电液伺服阀(图中未给出)向大臂液压缸37供油，控制大臂液压缸37的活塞杆伸缩，由电液伺服阀向小臂液压缸40供油，控制小臂液压缸40的活塞杆伸缩，测试不同载荷下足式机器人单腿的行走、奔跑和跳跃步态，同时记录实验数据，对单腿的性能进行优化并评价性能。以此获得较为准确的试验数据，为后续足式机器人整体的性能优化提供相关数据参考。
以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种足式机器人单腿性能试验台，其特征在于，包括机架总成、配重承载架总成、单腿安装架总成及足式机器人单腿总成，所述机架总成上沿竖直向安装有两个滑轨，两个所述滑轨之间滑动安装有所述配重承载架总成，所述配重承载架总成上安装有所述单腿安装架总成，所述单腿安装架总成上安装所述足式机器人单腿总成，所述足式机器人单腿总成的底部搭在地面上。
2.如权利要求1所述的足式机器人单腿性能试验台，其特征在于，所述机架总成包括机架底座、固定框架及设置于所述机架底座与所述固定框架之间的多个立柱，所述机架底座与所述固定框架之间安装两个所述滑轨，两个所述滑轨位于所述机架总成的两个相对面上，两个所述滑轨所在面的相邻所述立柱之间设置有多个第一横梁，所述机架总成上与两个所述滑轨所在面垂直的两个相对面的相邻所述立柱之间设置有多个第二横梁。
3.如权利要求2所述的足式机器人单腿性能试验台，其特征在于，所述机架底座是由两个底座横梁和两个底座纵梁交叉连接组成，所述立柱设置有四个，四个所述立柱与两个所述底座横梁与两个所述底座纵梁的交叉部位垂直固连，所述立柱与对应的所述底座横梁的外侧端之间设有第一支撑斜杆，所述立柱与对应的所述底座纵梁的外侧端之间设有第二支撑斜杆。
4.如权利要求3所述的足式机器人单腿性能试验台，其特征在于，所述立柱与对应的所述底座横梁之间还设置有第三支撑斜杆，所述第三支撑斜杆位于所述立柱、所述底座横梁及所述第一支撑斜杆围成的区域内，该区域内的所述立柱与所述第一支撑斜杆之间设置有第一支撑横杆，所述立柱与对应的所述底座纵梁之间还设置有第四支撑斜杆，所述第四支撑斜杆位于所述立柱、所述底座纵梁及所述第二支撑斜杆围成的区域内，该区域内的所述立柱与所述第二支撑斜杆之间设置有第二支撑横杆。
5.如权利要求2所述的足式机器人单腿性能试验台，其特征在于，所述第二横梁与所述立柱之间设置有加强筋。
6.如权利要求1所述的足式机器人单腿性能试验台，其特征在于，所述配重承载架总成包括框形结构的承载机架，所述承载机架的两侧分别设有两个滑块，各侧的两个所述滑块滑动设于所述滑轨的两个导轨上。
7.如权利要求6所述的足式机器人单腿性能试验台，其特征在于，所述单腿安装架总成包括安装架本体，所述安装架本体通过连接件安装于所述承载机架上，所述安装架本体的上、下部分别设有用于安装所述足式机器人单腿总成的第一安装部和第二安装部。
8.如权利要求7所述的足式机器人单腿性能试验台，其特征在于，所述安装架本体是由安装架立板和位于所述安装架立板两侧的安装架侧板构成的U形板，所述第一安装部设置于两个所述安装架侧板的上部，所述第二安装部设置于两个所述安装架侧板的下部。
9.如权利要求7所述的足式机器人单腿性能试验台，其特征在于，所述足式机器人单腿总成包括大臂和小臂，所述大臂的一端与所述小臂铰接，所述大臂与所述大臂液压缸的一端铰接，所述大臂液压缸的另一端与所述第一安装部铰接，所述大臂的另一端与所述第二安装部铰接，所述大臂与小臂之间铰接有小臂液压缸，所述小臂的另一端搭在地面上。
10.如权利要求9所述的足式机器人单腿性能试验台，其特征在于，所述大臂液压缸的另一端垂直连接有第一上销轴，所述第一安装部设有开口的铰接套，所述第一上销轴安装于所述第一安装部内，所述大臂的另一端垂直连接有第二上销轴，所述第二安装部设有铰接套，所述第二上销轴安装于所述第二安装部内。
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| CN116787491A (zh) * | 2023-08-25 | 2023-09-22 | 北京理工大学 | 一种腿式机器人单腿跳跃试验台架及测试方法 |
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| CN116787491A (zh) * | 2023-08-25 | 2023-09-22 | 北京理工大学 | 一种腿式机器人单腿跳跃试验台架及测试方法 |
| CN116787491B (zh) * | 2023-08-25 | 2023-11-14 | 北京理工大学 | 一种腿式机器人单腿跳跃试验台架及测试方法 |
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