CN213620022U - 一种足部可转动的机器人单腿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种足部可转动的机器人单腿装置，膝关节包括第一关节、第二关节，腿部运动机构包括与足部铰接的腿部件、第一支杆和第二支杆；利用第一电机、第二电机，驱动所述第一关节、第二关节，并带动第一支杆、第二支杆，来实现足部的转动，在崎岖路面能够通过转动足部找到更好的着力点，以实现更好的姿态调整。

Description

一种足部可转动的机器人单腿装置

技术领域

本实用新型涉及足部机器人，特别是一种足部可转动的机器人单腿装置。

背景技术

目前双足机器人是机器人研究的一个重要课题。双足机器人关节自由度多，运动形式复杂，有着非常好的灵活性。相比于轮式机器人和履带式机器人，能够适应各种各样的地形，适应环境的能力强。双足行走机器人是以模仿人类双腿行走模式，因为具有较好的人类行走姿态，因此其应用场景较为广阔，有着较大的发展空间。但是双足类人机器人为实现模拟类人姿态，需要使用大量的关节和构件来实现，特别是足部。现有类人型机器人大量采用板状的足部，然后利用位于机身处的陀螺仪等传感器感知身体姿态，进而通过反馈系统调节足部关节和上身姿态以达到机身平衡的效果。为了准确感知身体姿态信息，需要较为精准的反馈系统进行调节，而且上述反馈系统进能够针对较为平整的路面进行调节，对于路面凹凸不平，足部无法完全着地的崎岖路面，仅通过调节上身姿态无法稳定保持机器人平衡。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对现有技术存在的在崎岖路面位置，传统类人型机器人足部着地面积较小，机器人姿态调节困难，容易失衡的问题，提供一种足部可转动的机器人单腿装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种足部可转动的机器人单腿装置，包括膝关节和足部，其特征在于，所述膝关节包括第一关节、第二关节，所述膝关节和所述足部之间连接有腿部运动机构，所述腿部运动机构包括腿部件、第一支杆和第二支杆；

所述腿部件的上端与所述膝关节连接，下端与所述足部铰接；

所述第一支杆的上端与所述第一关节铰接，下端与所述足部铰接；所述第二支杆的上端与所述第二关节铰接，下端与所述足部铰接；所述第一支杆和所述第二支杆的两个下端端部分别位于所述腿部件的横向两侧；

还包括第一电机、第二电机，第一电机用于驱动所述第一关节，并带动与第一关节铰接的第一支杆；第二电机用于驱动所述第二关节，并带动与第二关节铰接的第二支杆。

一种足部可转动的机器人单腿装置，腿部件、第一支杆和第二支杆均铰接于足部的不同位置；利用第一电机、第二电机，能够分别驱动所述第一关节、第二关节，并分别带动第一支杆、第二支杆，来实现足部的沿横向左右转动，在崎岖路面，不仅能够调整足部的上下转动，还能够通过横向转动足部找到更好的着力点，以实现更好的、更稳定的腿部姿态调整。

优选的，所述第一支杆和第二支杆分别位于所述腿部件的两侧。

优选的，所述腿部件的下端与所述足部中间位置进行铰接，所述第一支杆的下端端部和所述第二支杆的下端端部分别沿所述足部横向铰接在足部后端的两个位置。

优选的，所述第一支杆的下端连接鱼眼轴承一、上端连接鱼眼轴承三，第二支杆的下端连接鱼眼轴承二、上端连接鱼眼轴承四。

优选的，所述足部包括脚底板，及脚底板下的缓冲胶垫。

优选的，所述脚底板和所述缓冲胶垫之间设置有多个压力传感器。

优选的，所述脚底板为铝板或者钢板。

优选的，所述腿部件与足部铰接的一端安装有万向节。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

一种足部可转动的机器人单腿装置，腿部件、第一支杆和第二支杆均铰接于足部的不同位置；利用第一电机、第二电机，能够分别驱动所述第一关节、第二关节，并分别带动第一支杆、第二支杆，来实现足部的沿横向左右转动，在崎岖路面，不仅能够调整足部的上下转动，还能够通过横向转动足部找到更好的着力点，以实现更好的、更稳定的腿部姿态调整。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中标记：1-缓冲胶垫，2-脚底板，3-压力传感器一，4-压力传感器二，5-压力传感器三，6-压力传感器四，7-鱼眼轴承一，8-鱼眼轴承二，9-鱼眼轴承三，10-鱼眼轴承四，11-第一关节，12-第二关节，13-万向节，14-腿部件，15-第一支杆，16-第二支杆。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

一种足部可转动的机器人单腿装置，包括膝关节和足部，膝关节包括第一关节、第二关节，膝关节和足部之间连接有腿部运动机构，腿部运动机构包括腿部件14、第一支杆15和第二支杆16；

第一支杆15两端分别安装有鱼眼轴承一7、鱼眼轴承三9，其一端与第一关节11铰接，另一端与足部铰接；第一支杆14的安装位置位于足部的后端；

第二支杆16两端分别安装有鱼眼轴承二8、鱼眼轴承四10，其一端与第二关节铰接，另一端与足部铰接；第二支杆16的安装位置位于足部的后端；

腿部件14的一端与膝关节连接，另一端安装有万向节13并与足部铰接；腿部件14的安装位置位于足部的前端；

还包括第一电机、第二电机，第一电机用于驱动第一关节11，并带动与第一关节11铰接的第一支杆15；第二电机用于驱动第二关节12，并带动与第二关节12铰接的第二支杆16。

其中，足部包括脚底板（铝板或者钢板），及脚底板下的缓冲胶垫。脚底板与缓冲胶垫之间留有大于0.5mm空隙，脚底板和缓冲胶垫之间的平面四个角上分别设置有压力传感器一3、压力传感器二4、压力传感器三5、压力传感器四6。

通过采集这4个压力传感器的数据就可以算出此时机器人的重心位置。对于机器人的姿态控制提供相应的数据。

当机器人正常行走时，需要脚底板前后动作，第一关节11和第二关节12两个关节同时向顺时针方向或逆时针方向动作即可。当走在斜面上时11和12两个关节，一个顺时针转动，一个逆时针转动即可实现脚底板左右倾斜。

这两个关节能够实现一种基于压力传感器的被动控制，即：当脚底板的脚后跟正中间踩到一块石头时，第一关节11和第二关节12会自动旋转（同方向）将脚后跟抬起，使机器人保持平衡；同理，当脚底板的脚前掌正中间踩到一块石头时，第一关节11和第二关节12会自动旋转（同方向）将脚前掌抬起，使机器人保持平衡；当脚底板左边或右边踩到物体时第一关节11和第二关节12会自动旋转（不同方向），使脚底板自动转动，保持平衡。当抬起脚离开物体时，第一关节11和第二关节12上的压力传感器检测到此力量消失，脚掌自动恢复初始状态。整个过程就像人脚底下踩到物体一样，脚掌会自动转动，而不会倒下。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种足部可转动的机器人单腿装置，包括膝关节和足部，其特征在于，所述膝关节包括第一关节（11）、第二关节（12），所述膝关节和所述足部之间连接有腿部运动机构，所述腿部运动机构包括腿部件（14）、第一支杆（15）和第二支杆（16）；

所述腿部件（14）的上端与所述膝关节连接，下端与所述足部铰接；

所述第一支杆（15）的上端与所述第一关节（11）铰接，下端与所述足部铰接；所述第二支杆（16）的上端与所述第二关节（12）铰接，下端与所述足部铰接；所述第一支杆（15）和所述第二支杆（16）的两个下端端部分别位于所述腿部件（14）的横向两侧；

还包括第一电机、第二电机，第一电机用于驱动所述第一关节（11），并带动与第一关节（11）铰接的第一支杆（15）；第二电机用于驱动所述第二关节（12），并带动与第二关节（12）铰接的第二支杆（16）。

2.根据权利要求1所述的一种足部可转动的机器人单腿装置，其特征在于，所述第一支杆（15）和第二支杆（16）分别位于所述腿部件（14）的两侧。

3.根据权利要求1所述的一种足部可转动的机器人单腿装置，其特征在于，所述腿部件（14）的下端与所述足部中间位置进行铰接，所述第一支杆（15）的下端端部和所述第二支杆（16）的下端端部分别沿所述足部横向铰接在足部后端的两个位置。

4.根据权利要求1所述的一种足部可转动的机器人单腿装置，其特征在于，所述第一支杆（15）的下端连接鱼眼轴承一、上端连接鱼眼轴承三，第二支杆（16）的下端连接鱼眼轴承二、上端连接鱼眼轴承四。

5.根据权利要求4所述的一种足部可转动的机器人单腿装置，其特征在于，所述足部包括脚底板，及脚底板下的缓冲胶垫。

6.根据权利要求5所述的一种足部可转动的机器人单腿装置，其特征在于，所述脚底板和所述缓冲胶垫之间设置有多个压力传感器。

7.根据权利要求6所述的一种足部可转动的机器人单腿装置，其特征在于，所述脚底板为铝板或者钢板。

8.根据权利要求1所述的一种足部可转动的机器人单腿装置，其特征在于，所述腿部件（14）与足部铰接的一端安装有万向节。

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