专利名称：一种具有缓冲能力的机器人足部的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械工程中机器人技术领域，具体是一种具有缓冲能力的机器人足部。
背景技术：
高速、高承载四足步行机器人是模仿四足动物运动形式的特种机器人，该类机器人能够在复杂的非结构环境中稳定的行走，可以代替人完成许多危险作业，在军事、矿山开采、核能工业、星球表面探测、消防及营救、建筑业、农林采伐、示教娱乐等行业有着许多潜在的应用前景。长期以来，四足步行机器人技术一直是国内外机器人领域研究的热点之一。 四足机器人的关键技术是行走机构，其行走的速度、稳定性、步态的灵活性直接影响其工作效率。在行走过程中，非结构地面与足部之间产生的冲击，会使机器人的动态平衡受到干扰，导致步态的不稳定，并且会对机器人内部的精密减速机构、伺服电机、精密传感器等部件造成损伤。这种冲击限制了机器人的步行速度、行走步态的连贯性，进而对机器人的平衡控制造成很大的影响。因此，在对机器人足部的设计过程中，足部缓冲环节的设计是很重要的考量因素。经检索发现，申请号为201010538211. 2的中国发明专利公开了一种六足机器人的足部机构，松软地面自适应六足机器人足部机构，它涉及六足仿生机器人。特别的，本发明涉及六足仿生机器人的足部机构，其针对于支撑刚度低且分布不均的松软地面，具有接触面积大、无相对滑动、地面自适应性高的优点，并能够根据地面的具体状况，进行参数调整，使其具有最佳的使用性能。其利用四个螺钉将上部接口与机器人本体相连接。轴承两端固定，为机构增添一个转动自由度。连接板的六个光孔沿周向均勻分布，与足底顶端圆柱间隙配合，对足底进行导向。调节螺钉调整足底滑动行程范围。弹簧作用于连接板和足底之间，缓冲足部机构与地面的冲击，通过调整弹簧刚度适应不同环境。但该专利仅适用于松软地面，并且使用过程中需要进行多个弹簧调整，并且其设计对象主要为行走稳定性要求不高的六足机器人，在坚硬路面上容易产生较大的摩擦阻力。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种具有缓冲能力的机器人足部，提高了四足机器人腿部结构的抗冲击性，减少了机器人运动过程中的震荡冲击，同时为下一次迈步积蓄能量，且结构简单、控制容易，具有高路面适应能力及高缓冲蓄能能力。本发明是通过以下技术方案实现的一种具有缓冲能力的机器人足部，包括滑块、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、导杆、一级弹簧和半球足，其中，滑块通过铰链分别与第一连杆和第二连杆相连，第一连杆的末端与第三连杆相连，第二连杆的末端与第四连杆相连，导杆的一端穿过滑块，导杆的中部与第三连杆和第四连杆的末端相铰接，导杆的末端通过一级弹簧与半球足相连。在所述第一连杆和第三连杆之间以及第二连杆和第四连杆之间对称安装有二级弹簧。所述半球足具有弹性。本发明所提供的具有缓冲能力的机器人足部既可以作为机器人腿部机构的一部分使用，又可以单独作为缓冲足部机构使用。本发明作为机器人腿部机构的一部分使用时，单只机器人足部通过铰链与机器人腿部以及驱动器相连，本身具有一个自由度。第一连杆和第二连杆张开，带动第三连杆第四连杆，从而可以提升足部，导杆的作用可以保持半球足的方向始终与腿部的方向一致。此种设计适用于坚硬路面或者规则路面，行走时的冲击一部分被一级弹簧所抵消，另一部分还可作为能量被储存，以作为后续行走使用。本发明单独作为缓冲足部机构使用时，需要在第一连杆和第三连杆之间以及第二连杆和第四连杆之间对称的加入二级弹簧。此时，两级弹簧由于刚度不同，可以对不同的路面进行适应，尤其适用于在非结构性路面行走。本发明技术方案所带来的有益效果如下本发明所采用的足部结构提高了四足机器人腿部结构的抗冲击性；足部的弹性可以减少机器人运动过程中的震荡冲击，同时为下一次迈步积蓄能量，二级缓冲系统的设计具有多种路面自适应的能力。本发明结构简单、控制容易，具有高路面适应能力及高缓冲蓄能能力，适用于野外复杂的非结构地形条件下的高速、高负载运输及危险环境下的多足机器人作业。
图1为本发明结构示意图。图中，1为滑块，2为第一连杆，3为第二连杆，4为第三连杆，5为导杆，6为第四连杆，7为一级弹簧，8为半球足。图2为本发明实施例结构示意图。图中，9为二级弹簧。
具体实施例方式下面对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。如图1所示，本发明所提供的具有缓冲能力的机器人足部，包括滑块1、第一连杆 2、第二连杆3、第三连杆4、第四连杆6、导杆5、一级弹簧7和具有弹性的半球足8。其中，滑块1通过铰链分别与第一连杆2和第二连杆相连3，第一连杆2的末端与第三连杆4相连， 第二连杆3的末端与第四连杆6相连，导杆5的一端穿过滑块1，导杆5的中部与第三连杆 4和第四连杆6的末端相铰接，导杆5的末端通过一级弹簧7与半球足8相连。本发明所提供的具有缓冲能力的机器人足部，既可以作为机器人腿部机构的一部分使用，又可以单独作为缓冲足部机构使用。本发明作为机器人腿部机构的一部分使用时，单只机器人足部通过铰链与机器人腿部以及驱动器相连，本身具有一个自由度。第一连杆2和第二连杆3张开，带动第三连杆4和第四连杆6，从而可以提升足部，导杆5的作用可以保持半球足8的方向始终与机器人腿部的方向一致。此种设计适用于坚硬路面或者规则路面，行走时的冲击一部分被一级弹簧7所抵消，另一部分还可作为能量被储存，以作为后续行走使用。
如图2所示，本发明单独作为缓冲足部机构使用时，需要在第一连杆2和第三连杆 4之间以及第二连杆3和第四连杆6之间对称的加入二级弹簧9。此时，两级弹簧由于刚度不同，可以对不同的路面进行适应，尤其适用于在非结构性路面行走。
权利要求
1.一种具有缓冲能力的机器人足部，其特征在于，包括滑块、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、导杆、一级弹簧和半球足，其中，滑块通过铰链分别与第一连杆和第二连杆相连，第一连杆的末端与第三连杆相连，第二连杆的末端与第四连杆相连，导杆的一端穿过滑块，导杆的中部与第三连杆和第四连杆的末端相铰接，导杆的末端通过一级弹簧与半球足相连。
2.根据权利要求1所述的一种具有缓冲能力的机器人足部，其特征在于，在所述第一连杆和第三连杆之间以及第二连杆和第四连杆之间对称安装有二级弹簧。
3.根据权利要求1、2所述的一种具有缓冲能力的机器人足部，其特征在于，所述半球足具有弹性。
全文摘要
本发明公开了一种具有缓冲能力的机器人足部，包括滑块、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、导杆、一级弹簧和半球足，其中，滑块通过铰链分别与第一连杆和第二连杆相连，第一连杆的末端与第三连杆相连，第二连杆的末端与第四连杆相连，导杆的一端穿过滑块，导杆的中部与第三连杆和第四连杆的末端相铰接，导杆的末端通过一级弹簧与半球足相连。本发明所提供的具有缓冲能力的机器人足部，提高了四足机器人腿部结构的抗冲击性，减少了机器人运动过程中的震荡冲击，同时为下一次迈步积蓄能量，且结构简单、控制容易，具有高路面适应能力及高缓冲蓄能能力。
文档编号B62D57/032GK102556202SQ201210037659
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月20日 优先权日2012年2月20日
发明者田兴华, 金振林, 陈先宝, 高峰, 齐臣坤 申请人:上海交通大学