CN210180564U - 一种新型足端力采集装置及应用其的四足机器人 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及机器人设备技术领域，公开了一种新型足端力采集装置及应用其的四足机器人。本实用新型提供的新型足端力采集装置，包括第一连杆、压力信号采集板、与第一连杆转动连接的第二连杆以及设于第一连杆和第二连杆内的气管，第二连杆端部固定设有弹性足垫，弹性足垫内设有气腔，气管一端与气腔连通，另一端与压力信号采集板连接。本实用新型设置压力信号采集板，并通过在足端内设气腔，气管跨过第一连杆和第二连杆构造的关节对气腔内的压力值进行采集，结构简洁成本低、可靠性高。

Description

一种新型足端力采集装置及应用其的四足机器人
技术领域
本实用新型涉及机器人设备技术领域，尤其涉及了一种新型足端力采集装置及应用其的四足机器人。
背景技术
目前，四足机器人四条腿部的足端一般设有力传感器，然后通过线缆将力传感器采集到的电信号传递到主控板进行处理，在此过程中，线缆需要穿过第二连杆、膝关节、第一连杆直至主控板，电气结构较为复杂；传统的通过应变片或压力敏感型电阻或电容式的力传感器，在足端承受冲击力的时候，力传感器容易受到损坏，并且结构较为复杂；另一方面，电气线缆穿过第一连杆与第二连杆转动连接处（关节）的部分，由于膝关节工作过程中往复弯曲，此部分的电气线缆非常容易产生疲劳损坏。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的之一在于提供一种新型足端力采集装置，足端力采集方式简单，力信号的采集和传输不需要通过电气线缆，结构简单成本低，不易产生故障。
本实用新型的目的之二在于提供一种四足机器人，包括上述足端力采集装置，足端力采集方式简单，力信号的采集和传输不需要通过电气线缆，结构简单成本低，不易产生故障。
本实用新型的目的之一采用如下技术方案实现：
一种新型足端力采集装置，包括第一连杆、压力信号采集板、与所述第一连杆转动连接的第二连杆和气管，所述第二连杆端部固定设有弹性足垫，所述弹性足垫设有气腔，所述气管一端与所述气腔连通，另一端与所述压力信号采集板连接；所述弹性足垫接触地面产生形变挤压所述气腔，所述压力信号采集板通过所述气管测得所述气腔内的压力值变化，实现对所述弹性足垫所受力的信号采集。
进一步地，根据气压变化，可得出所述弹性足垫所受的力。气腔可直接在原有的弹性足垫内设计，不需要增加额外的零部件，力采集结构和方式简洁可靠，成本低。
进一步地，所述第二连杆端部设有足垫安装座，所述弹性足垫固定设于所述足垫安装座上。弹性足垫与足垫安装座可提前安装在一起成为足端组件，此足端组件再固连到第二连杆上，从而方便安装、更换。
进一步地，所述气管沿着所述第一连杆和所述第二连杆布置，所述气管跨接所述第一连杆和所述第二连杆构成的旋转关节；所述压力信号采集板布置在所述第一连杆或与所述第一连杆连接的其他组件上。使用气管直接跨接旋转关节，避免了更容易疲劳损坏的电气线缆跨接旋转关节，提高了可靠性。将传感器上移到第一连杆内部后或进一步上移到别的组件后，传感器不受外部环境影响，降低了传感器发生故障的概率；并且不需要采用传统的电气线缆绕过关节，而是采用弹性的气管绕过关节，在关节往复转动过程中，不易疲劳损坏。
进一步地，所述气管和所述气腔是一体或分体结构；所述气管和所述气腔内可以填充气体或液体。气管和气腔内的填充物，可根据实际工作温度、被检测力的大小等情况做选择。
进一步地，所述足垫安装座内设有放置所述气管的走管槽。在足垫安装座内设置走管槽，方便气管与气腔连通，结构简单可靠。
进一步地，所述第一连杆上或所述第二连杆上具有放置所述气管的安装槽或安装空腔。第一连杆和第二连杆上的气管，容易随第二连杆相对第一连杆转动而摆动，多次往复摆动后，气管容易窜动，因此设置安装槽或安装空腔，对气管进行固定，并且结构简单可靠，集成度高。
进一步地，所述第一连杆内或所述第二连杆内设有能够拉扯气管的弹性件，所述弹性件一端与所述第一连杆或所述第二连杆固接，另一端与所述气管固接，使得所述气管位于旋转关节的部分在第二连杆相对第一连杆转动过程中，始终保持张紧状态。设置弹性件，使气管在第二连杆相对第一连杆转动过程中，始终处于张紧的规则状态，而不是胡乱扭曲或晃动，结构简单可靠，进一步提升了跨接旋转关节的气管的疲劳寿命。
进一步地，所述弹性件为拉簧或压簧或扭簧或弹性硅胶或弹性塑料。
本实用新型的目的之二采用如下技术方案实现：
一种四足机器人，包括上述的新型足端力采集装置。
相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：
1、本实用新型提供的一种新型足端力采集装置，力信号的采集，通过设置压力信号采集板，并在足端内设气腔，通过气管对气腔内的压力值进行采集，不需要在足端内置传感器，降低了传感器发生故障的概率；采用气管进行压力信号采集传导，使得足端和第二连杆上完全不需要电子电路，能够避免线缆磨损，影响压力信号的采集以及传输，相比之下本实用新型信号的采集更加可靠稳定。
2、本实用新型提供的一种四足机器人，包括上述足端力采集装置，力信号的采集，通过设置压力信号采集板，并在足端内设气腔，通过气管对气腔内的压力值进行采集，不需要在足端内置传感器，降低了传感器发生故障的概率；采用气管进行压力信号采集传导，使得足端和第二连杆上完全不需要电子电路，能够避免线缆磨损，影响压力信号的采集以及传输，相比之下本实用新型信号的采集更加可靠稳定。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图；
图2是本实用新型的剖视图；
图3是本实用新型的A-A截面示意图；
图4是本实用新型的B-B截面示意图。
图中：1、第一连杆；2、第二连杆；4、气管；5、弹性足垫；6、气腔；7、足垫安装座；8、走管槽。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
需要说明的是，当两个元件“固定连接”时，两个元件可以直接连接或者也可以存在居中的元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。
如图1-4所示，一种新型足端力采集装置，包括第一连杆1、设于第一连杆1上的压力信号采集板、与第一连杆1转动连接的第二连杆2以及设于第一连杆1和第二连杆2内的气管4，气管4为弹性软管；第二连杆2端部固定设有弹性足垫5，弹性足垫5内设有气腔6，气管4一端与气腔6连通，另一端绕过第一连杆1与第二连杆2的转动连接处并与压力信号采集板连接；弹性足垫5接触地面产生形变挤压气腔6时，压力信号采集板通过气管4测得气腔6内的压力值变化，实现对弹性足垫5所受力的信号采集，进而根据气压变化值，可得出弹性足垫5所受的力。上述压力信号采集板还可以设置在与第一连杆1固定连接的其他零部件上。
本实用新型气管4的布置方式：
在上述实施例中，气管4沿着第一连杆1和第二连杆2布置，气管4跨接第一连杆1和第二连杆2构成的旋转关节；压力信号采集板布置在第一连杆1或与第一连杆1连接的其他组件上。使用气管4直接跨接旋转关节（膝关节），避免了更容易疲劳损坏的电气线缆跨接旋转关节，提高了可靠性。气管4和气腔6是一体或分体结构；气管4和气腔6内可以填充气体或液体。气管4和气腔6内的填充物，可根据实际工作温度、被检测力的大小等情况做选择。
第二连杆2端部设有足垫安装座7，弹性足垫5固定设于足垫安装座7上。弹性足垫5与足垫安装座7直接固定连接或者一体成型，弹性足垫与足垫安装座可提前安装在一起成为足端组件，此足端组件再固连到第二连杆上，方便安装、更换。足垫安装座7内设有放置气管4的走管槽8。在足垫安装座7内设置走管槽8，方便气管4与气腔6连通。并且走管槽8对称设于足垫安装座7内，根据安装需要，选择走管槽8。
第二连杆2上和第一连杆1上设有放置气管4的安装槽或安装空腔。气管4容易随第二连杆2相对第一连杆1转动而摆动，多次往复摆动后，气管4容易窜动，因此设置安装槽，对气管4进行固定。
本实用新型增设弹性件的实施例：
第一连杆1内或第二连杆2内设有能够拉扯气管4的弹性件，弹性件一端与第一连杆1或第二连杆2固接，另一端与气管4固接，使得气管4位于旋转关节的部分在第二连杆2相对第一连杆1转动过程中，始终保持张紧状态。设置弹性件，使气管4在第二连杆2相对第一连杆1转动过程中，始终处于张紧的规则状态，而不是胡乱扭曲或晃动，结构简单可靠，进一步提升了跨接旋转关节的气管4的疲劳寿命，弹性件为拉簧或压簧或扭簧或弹性硅胶或弹性塑料。
一种四足机器人的实施例，包括上述的新型足端力采集装置。
上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种新型足端力采集装置，其特征在于，包括第一连杆（1）、压力信号采集板、与所述第一连杆（1）转动连接的第二连杆（2）和气管（4），所述第二连杆（2）端部固定设有弹性足垫（5），所述弹性足垫（5）设有气腔（6），所述气管（4）一端与所述气腔（6）连通，另一端与所述压力信号采集板连接；所述弹性足垫（5）接触地面产生形变挤压所述气腔（6），所述压力信号采集板通过所述气管（4）测得所述气腔（6）内的压力值变化，实现对所述弹性足垫（5）所受力的信号采集。
2.如权利要求1所述的一种新型足端力采集装置，其特征在于，所述第二连杆（2）端部设有足垫安装座（7），所述弹性足垫（5）固定设于所述足垫安装座（7）上。
3.如权利要求2所述的一种新型足端力采集装置，其特征在于，所述气管（4）沿着所述第一连杆（1）和所述第二连杆（2）布置，所述气管（4）跨接所述第一连杆（1）和所述第二连杆（2）构成的旋转关节；所述压力信号采集板布置在所述第一连杆（1）或与所述第一连杆（1）连接的其他组件上。
4.如权利要求3所述的一种新型足端力采集装置，其特征在于，所述气管（4）和所述气腔（6）是一体或分体结构；所述气管（4）和所述气腔（6）内可以填充气体或液体。
5.如权利要求4所述的一种新型足端力采集装置，其特征在于，所述足垫安装座（7）内设有放置所述气管（4）的走管槽（8）。
6.如权利要求1-5任一所述的一种新型足端力采集装置，其特征在于，所述第一连杆（1）上或所述第二连杆（2）上具有放置所述气管（4）的安装槽或安装空腔。
7.如权利要求6所述的一种新型足端力采集装置，其特征在于，所述第一连杆（1）内或所述第二连杆（2）内设有能够拉扯气管（4）的弹性件，所述弹性件一端与所述第一连杆（1）或所述第二连杆（2）固接，另一端与所述气管（4）固接，使得所述气管（4）位于旋转关节的部分在第二连杆（2）相对第一连杆（1）转动过程中，始终保持张紧状态。
8.如权利要求7所述的一种新型足端力采集装置，其特征在于，所述弹性件为拉簧或压簧或扭簧或弹性硅胶或弹性塑料。
9.一种四足机器人，其特征在于，包括如权利要求1-8任一所述的一种新型足端力采集装置。
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