CN208715328U - 一种机器人足端结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器人足端结构，目的在于解决现有足式机器人的足端受力面积小，机器人容易产生打滑现象，在非结构路面难以平稳行走，影响机器人正常工作，而大型足式机器人由于自身重量过大，行走不稳会对机器人造成巨大冲击，影响机器人使用寿命的问题。本实用新型采用弹簧结构，及部件之间的相互配合，以实现增大接触面积以及缓冲减震的功能。本实用新型中，一方面通过弹簧的压缩，扩大足端脚趾接触范围，使机身保持稳定；另一方面，通过压缩足端掌心，起到缓冲减震的作用，进而增加机器人的使用寿命。本实用新型设计合理，构思巧妙，结构简单，操作方便，生产、维护成本低，易于使用，具有较高的应用价值，对于多足机器人的发展具有显著的进步意义。

Description

一种机器人足端结构

技术领域

本发明涉及机械领域，尤其是六足机器人领域，具体为一种机器人足端结构。

背景技术

目前，大多数足式机器人只能在结构路面稳定行走；而在非结构路面上，其稳定性明显降低。尤其是大型足式机器人，行走时会产生巨大冲击，容易对驱动装置、连接件等造成损害。

进一步，现有的足式机器人的足端受力面积小，机器人容易产生打滑现象。特别是在非结构路面上行走时，由于地面凹凸不平，可能导致接触面积进一步减小，严重影响机器人正常工作。而大型足式机器人由于自身重量过大，很难对腿做到精确控制，行走时会对产生巨大冲击，造成驱动装置或关节连接件的损害，影响精度，减少机器人的使用寿命。

综上，针对大型足式机器人在非结构路面上的行驶情况，还需解决与地面的接触面积小所导致的受力不均和打滑问题。而这些问题尚未有有效的解决方案。

为此，迫切需要一种新的装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对现有足式机器人的足端受力面积小，机器人容易产生打滑现象，在非结构路面难以平稳行走，影响机器人正常工作，而大型足式机器人由于自身重量过大，行走不稳会对机器人造成巨大冲击，影响机器人使用寿命的问题，提供一种机器人足端结构。为此，本发明对现有多足机器人的足端结构进行了全新的设计，提供一种全新的机器人足端结构。本发明采用弹簧结构，及部件之间的相互配合，以实现增大接触面积以及缓冲减震的功能。本发明中，一方面通过弹簧的压缩，扩大足端脚趾接触范围，使机身保持稳定；另一方面，通过压缩足端掌心，起到缓冲减震的作用，进而增加机器人的使用寿命。本发明设计合理，构思巧妙，结构简单，操作方便，生产、维护成本低，易于使用，具有较高的应用价值，对于多足机器人的发展具有显著的进步意义。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种机器人足端结构，包括用于与机器人主体相连的上端连接件、掌心上盖、掌心下盖、掌心弹簧、足端脚趾、脚趾弹簧，所述足端脚趾、脚趾弹簧分别为至少三个；

所述上端连接件与掌心上盖活动连接，所述掌心上盖中心与掌心下盖中心之间通过掌心弹簧相连为一体；

所述足端脚趾包括用于与地面接触的支撑部、连接部，所述支撑部、连接部采用一体成型，所述足端脚趾靠近连接部的一端依次设置有连接槽、连接支点，所述连接槽位于连接支点与支撑部之间；

所述掌心下盖上设置有支撑件，所述支撑件与连接槽之间通过连接轴活动连接，所述支撑件与连接槽之间形成转动支点且足端脚趾能绕转动支点相对支撑件转动；

所述脚趾弹簧的一端与掌心下盖相连，所述脚趾弹簧的另一端与足端脚趾的连接支点相连且脚趾弹簧能在足端脚趾与掌心下盖之间起到缓冲减震作用。

所述足端脚趾呈弧形或月牙形。

所述足端脚趾、脚趾弹簧分别为三至六个。

还包括设置在掌心弹簧上的可伸缩套筒。

所述掌心上盖通过球铰与上端连接件活动连接。

所述掌心上盖与掌心下盖之间设置有阻尼减震组件。

所述掌心上盖包括上盖端板、设置在上盖端板上的环形上盖体，所述上盖端板与环形上盖体采用一体成型；

所述掌心下盖包括下盖端板、设置在下盖端板上的环形下盖体，所述下盖端板与环形下盖体采用一体成型。

所述掌心下盖还包括第二连接件，所述第二连接件与下盖端板固连，所述脚趾弹簧通过第二连接件与掌心下盖相连。

所述上盖端板、下盖端板分别呈圆形，所述环形上盖体、环形下盖体分别呈管状。

所述掌心下盖上设置有若干个下端凹槽，所述支撑件设置在下端凹槽内，所述下端凹槽与支撑件之间形成足端脚趾活动的空间。

所述支撑件呈杆状。

针对前述问题，本发明提供一种机器人足端结构。其包括上端连接件、掌心上盖、掌心下盖、掌心弹簧、足端脚趾、脚趾弹簧。其中，上端连接件用于将足端结构与机器人主体相连，从而提供相应的支撑。本发明中，足端脚趾、脚趾弹簧相互配合，且足端脚趾、脚趾弹簧分别为至少三个，从而为机器人提供有力的支撑。

本发明中，上端连接件与掌心上盖活动连接，掌心上盖中心与掌心下盖中心之间通过掌心弹簧相连为一体，构成足端结构的主体。进一步，还包括设置在掌心弹簧上的可伸缩套筒；基于该结构，能够提升弹簧连接的稳定性和可靠性。同时，足端脚趾包括支撑部、连接部，支撑部、连接部采用一体成型，连接部位于掌心上盖下方，足端脚趾靠近连接部的一端设置有连接支点，足端脚趾上还设置有连接槽，连接槽位于连接支点与支撑部之间。该结构中，支撑部用于与地面接触。

另外，掌心下盖上设置有支撑件，支撑件与连接槽铰接，支撑件与连接槽之间形成转动支点，且足端脚趾能绕转动支点相对支撑件转动。脚趾弹簧的一端与掌心下盖相连，脚趾弹簧的另一端与足端脚趾的连接支点相连，脚趾弹簧能在足端脚趾与掌心下盖之间起到缓冲减震作用。

基于上述结构，其工作时，机器人主体通过上端连接件与掌心上盖施压，掌心上盖向下压足端脚趾；此时，足端脚趾以转动支点为支撑，足端脚趾分别向外张开，足端脚趾之间形成有力的端部支撑；同时，脚趾弹簧能够起到相应的缓冲作用，进而更好的解决多足机器人行走不稳的缺陷；而掌心上盖与掌心下盖之间通过掌心弹簧相连，当掌心下盖着地时，掌心弹簧又能够起到相应的缓冲作用。当机器人主体向上运动时，掌心弹簧、脚趾弹簧又起到复位的作用，为下一次足端落地进行准备。本发明中，每个足端脚趾连接一个可压缩脚趾弹簧，而掌心连接一个卡压缩弹簧（即掌心弹簧）。

与现有的结构相比，本发明的机器人足端结构把通过受力自动调节自身角度、增加接触范围、缓冲减震这三个优点结合起来，增强了足式机器人对非结构环境的适应能力。

足端脚趾呈弧形或月牙形，足端脚趾、脚趾弹簧分别为三至六个，足端脚趾、脚趾弹簧的均匀分布有利于足端结构提供更好的支撑。掌心上盖通过球铰与上端连接件活动连接；采用该结构，能有效确保地面与足端保持垂直，使弹簧的受力始终沿轴向，增加其使用寿命。掌心上盖与掌心下盖之间填充有阻尼减震材料（即阻尼减震组件），阻尼减震组件的设置有利于提高足端结构的减震效果。

为了优化整体结构，本发明中，掌心上盖包括上盖端板、设置在上盖端板上的环形上盖体，上盖端板与环形上盖体采用一体成型；掌心下盖包括下盖端板、设置在下盖端板上的环形下盖体，下盖端板与环形下盖体采用一体成型。上盖端板、下盖端板分别呈圆形，环形上盖体、环形下盖体分别呈管状。如图1所示，采用该结构，有利于简化整体的结构，提高实用性。

进一步，掌心下盖上设置有若干个下端凹槽，支撑件设置在下端凹槽内，下端凹槽与支撑件之间形成足端脚趾活动的空间。同时，支撑件呈杆状。上述改进，其能够有效优化整体的结构，使结构更加小巧、简洁、可靠，从而满足缓冲、减震的需要。

本发明中，足端脚趾与地面接触时，通过脚趾弹簧压缩，起到使足端脚趾一边分开的作用，增大足端接触面。同时，掌心上盖和掌心下盖通过掌心弹簧相连，与地面接触时，通过掌心弹簧压缩，起到缓冲减震的作用。球铰的作用在于，确保与地面和足端保持垂直，使弹簧的受力始终沿轴向，增加其使用寿命。

机器人行走时，足端脚趾先和地面接触，球铰调整足端角度，使足端与地面垂直保持垂直；然后，足端继续下落，足端脚趾受力，分别从三个方向打开，并增加接触范围；最后，掌心下盖与地面接触，在掌心弹簧的作用下，起到缓冲减震的作用。

综上，本发明有效解决了解决机器人腿部与地面接触时因受力不均导致的不稳定问题，机器人腿部与地面接触时存在的打滑问题，机器人腿部与地面接触时存在的冲击问题，以及足端弹簧受径向力，容易损坏的问题。本发明能有效确保足端受力方面沿着弹簧轴向，并确保足够大的接触范围，使足端保持稳定。另外，基于结构的改进，使得本发明的足端结构具有较好的缓冲减震效果，能有效增加机器人的使用寿命。本发明构思巧妙，设计合理，结构简单，使用方便，易于维护，生产制造成本低，具有较好的应用前景和较高的应用价值，值得大规模推广和应用。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为实施例1的结构示意图。

图中标记：1、足端脚趾，2、掌心上盖，3、掌心弹簧，4掌心下盖，5、脚趾弹簧，6为球铰。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

本实施例的机器人足端结构包括上端连接件、掌心上盖、掌心下盖、掌心弹簧、足端脚趾、脚趾弹簧、球铰。本实施例中，足端脚趾、脚趾弹簧分别为三个。其中，上端连接件用于与机器人主体相连，掌心上盖通过球铰与上端连接件活动连接。

同时，上端连接件与掌心上盖活动连接，掌心上盖中心与掌心下盖中心之间通过掌心弹簧相连。进一步，本实施例还可在掌心弹簧上设置可伸缩套筒。本实施例中，足端脚趾包括用于与地面接触的支撑部、连接部，支撑部、连接部采用一体成型，足端脚趾位于连接部的一端设置有连接支点；足端脚趾上还设置有连接槽，连接槽位于连接支点与支撑部之间。掌心下盖上设置有支撑件，支撑件与连接槽之间通过连接轴活动连接，支撑件与连接槽之间形成转动支点，足端脚趾能绕转动支点相对支撑件转动。脚趾弹簧的一端与掌心下盖相连，脚趾弹簧的另一端与足端脚趾的连接支点相连且脚趾弹簧能在足端脚趾与掌心下盖之间起到缓冲减震及复位的作用。

作为优选，足端脚趾呈不规则月牙形；掌心上盖与掌心下盖之间设置有阻尼减震组件，阻尼减震件采用阻尼减震材料制成。

进一步，如图所示，本实施例中，掌心上盖包括圆形的上盖端板、呈两端开口管状的环形上盖体，环形上盖体设置在上盖端板上，上盖端板与环形上盖体采用一体成型。同时，掌心下盖包括圆形的下盖端板、呈两端开口管状的环形下盖体，环形下盖体设置在下盖端板上，下盖端板与环形下盖体采用一体成型。

如图所示，掌心上盖上设置有上端凹槽。掌心下盖上设置有若干个下端凹槽，支撑件设置在下端凹槽内，下端凹槽与支撑件之间形成足端脚趾活动的空间。采用该结构，有利于减小足端机构的体积，并保证掌心下盖的强度。本实施例中，支撑件呈杆状。

基于上述结构能够知道，本实施例的足端结构包括三个可移动足端脚趾和一个可压缩掌心，且每个足端脚趾连接一个可压缩弹簧（即脚趾弹簧），掌心连接一个卡压缩弹簧（掌心弹簧）。

该足端脚趾中，足端脚趾与地面接触时，通过脚趾弹簧压缩，起到使足端脚趾向一边分开的作用，增大足端接触面。掌心上盖和掌心下盖通过掌心弹簧相连，与地面接触时，通过掌心弹簧压缩，起到缓冲减震的作用。球铰的作用在于，确保与地面、足端分别保持垂直，使弹簧的受力始终沿轴向，增加其使用寿命。

机器人行走时，足端脚趾先和地面接触，球铰调整足端角度，使足端与地面垂直保持垂直。然后，足端继续下落，足端脚趾受力，分别从三个方向打开，并增加接触范围。最后，掌心下盖与地面接触，在弹簧的作用下，起到缓冲减震的作用。本实施的足端脚趾能够确保足端受力方面沿着弹簧轴向，且确保足够大的接触范围，及确保足端的缓冲减震。

基于上述结构的改进，本实用新型能够增大足端脚趾的接触范围，有效解决现有机器人容易打滑的问题。同时，基于结构的改进，使得本实用新型具有更好的缓冲减震效果，对机器人起到更好的保护作用，增加机器人的使用寿命。另外，与现有的结构相比，本发明将受力自动调节自身角度、增加接触范围、缓冲减震这三个优点结合起来，增强了足式机器人对非结构环境的适应能力，扩大了结构的应用范围。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种机器人足端结构，其特征在于，包括用于与机器人主体相连的上端连接件、掌心上盖、掌心下盖、掌心弹簧、足端脚趾、脚趾弹簧，所述足端脚趾、脚趾弹簧分别为至少三个；

所述上端连接件与掌心上盖活动连接，所述掌心上盖中心与掌心下盖中心之间通过掌心弹簧相连为一体；

所述足端脚趾包括用于与地面接触的支撑部、连接部，所述支撑部、连接部采用一体成型，所述足端脚趾靠近连接部的一端依次设置有连接槽、连接支点，所述连接槽位于连接支点与支撑部之间；

所述掌心下盖上设置有支撑件，所述支撑件与连接槽之间通过连接轴活动连接，所述支撑件与连接槽之间形成转动支点且足端脚趾能绕转动支点相对支撑件转动；

所述脚趾弹簧的一端与掌心下盖相连，所述脚趾弹簧的另一端与足端脚趾的连接支点相连且脚趾弹簧能在足端脚趾与掌心下盖之间起到缓冲减震作用。

2.根据权利要求1所述机器人足端结构，其特征在于，所述足端脚趾呈弧形或月牙形。

3.根据权利要求1所述机器人足端结构，其特征在于，所述足端脚趾、脚趾弹簧分别为三至六个。

4.根据权利要求1所述机器人足端结构，其特征在于，还包括设置在掌心弹簧上的可伸缩套筒。

5.根据权利要求1所述机器人足端结构，其特征在于，所述掌心上盖通过球铰与上端连接件活动连接。

6.根据权利要求1所述机器人足端结构，其特征在于，所述掌心上盖与掌心下盖之间设置有阻尼减震组件。

7.根据权利要求1~6任一项所述机器人足端结构，其特征在于，所述掌心上盖包括上盖端板、设置在上盖端板上的环形上盖体，所述上盖端板与环形上盖体采用一体成型；

所述掌心下盖包括下盖端板、设置在下盖端板上的环形下盖体，所述下盖端板与环形下盖体采用一体成型。

8.根据权利要求7所述机器人足端结构，其特征在于，所述上盖端板、下盖端板分别呈圆形，所述环形上盖体、环形下盖体分别呈管状。

9.根据权利要求8所述机器人足端结构，其特征在于，所述掌心下盖上设置有若干个下端凹槽，所述支撑件设置在下端凹槽内，所述下端凹槽与支撑件之间形成足端脚趾活动的空间。

10.根据权利要求9所述机器人足端结构，其特征在于，所述支撑件呈杆状。