机器人足部结构及机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人足部结构及机器人。

背景技术：

随着技术的发展，机器人的种类及应用越来越多。例如，在生产线具有组装、焊接等功能的工业机器人，用于服务的家庭服务机器人，用于运输的运输机器人等。当机器人需要执行移动等任务时，通常是采用轮式结构，然而，针对复杂的表面，轮式结构并不能执行跨越、奔跑等任务，此时，可以将机器人的轮式结构改为腿式结构或轮腿式结构，这种步行类机器人可以实现类似人类的行走、跨越、奔跑等行为。

但本申请发明人在实现本申请实施例中技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

上述步行类机器人的足部结构是通过类似关节的轴实现行走功能，当路况崎岖复杂时，其适应性有限，执行行走、奔跑或者跳跃等任务时非常容易摔倒。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种机器人足部结构及机器人，该机器人足部结构包括连接部和支撑部，支撑部用于支撑，连接部用于连接机器人腿部结构，其中，该连接部的前端和后端向下延伸有第一导向活塞杆和第二导向活塞杆并与该支持部活动连接，通过该第一导向活塞杆和第二导向活塞杆的移动，使该连接部相对于支撑部具有高度和倾角的运动，从而通过调整连接部高度和角度进而调整机器人重心，解决了机器人在崎岖复杂路况上容易摔倒的技术问题，实现了机器人在崎岖复杂路况上行走、奔跑或者跳跃不易摔倒、适应性增强的技术效果。

本申请实施例一方面提供了一种机器人足部结构，包括：

连接部，该连接部用于与机器人腿部连接；

支撑部，该支撑部位于连接部下方，该支撑部与连接部活动连接；

其中，该连接部前端向下延伸有第一导向活塞杆，该第一导向活塞杆一端活动连接于支撑部；该连接部后端向下延伸有第二导向活塞杆，该第二导向活塞杆一端活动连接于支撑部；以使得该连接部相对于支撑部具有高度和倾角的运动。

本公开实施例中，该第一导向活塞杆一端通过球铰活动连接于支撑部；该支撑部包括横向设置的第一连接销轴，该第二导向活塞杆一端穿过该第一连接销轴活动连接于支撑部。

本公开实施例中，该支撑部包括：

足跟单元，该足跟单元设有第一连接销轴；

脚掌单元，该脚掌单元靠近足跟单元的一端设有第二连接销轴；

其中，该第一连接销轴与该第二连接销轴通过连接摆杆竖向摆动连接。

本公开实施例中，该第二连接销轴与第一连接销轴平行。

本公开实施例中，该支撑部包括：

脚趾单元；

脚掌单元，该脚掌单元靠近脚趾单元的一端设有竖向设置的第三连接销轴；

其中，该脚趾单元一端穿过第三连接销轴与脚掌单元横向摆动连接。

本公开实施例中，该脚趾单元包括若干趾节，该趾节通过转轴竖向转动连接。

本公开实施例中，该连接部包括第一防护单元，该第一防护单元上端通过第一螺钉旋转连接在连接部前端；

该第一防护单元内部设有容纳和导向该第一导向活塞杆另一端的第一滑道。

本公开实施例中，该连接部包括第二防护单元，该第二防护单元上端通过第二螺钉旋转连接在连接部后端；

该第二防护单元内部设有容纳和导向该第二导向活塞杆另一端的第二滑道。

本公开实施例中，该连接部包括第三防护单元，该第三防护单元通过第三螺钉旋转连接在连接部上端。

本申请实施例另一方面提供了一种机器人，该机器人包括足部单元，其中，该足部单元为上述的足部结构。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中该足部结构包括活动连接的连接部和支撑部，其中，该支撑部用于接触地面支撑，该连接位于支撑部上面，并通过第一导向活塞杆和第二导向活塞杆与该支撑部活动连接，并且，该连接部上端与机器人腿部连接，本技术方案中，通过连接部向下延伸第一导向活塞杆和第二导向活塞杆并与支撑部活动连接，能够使该连接部相对于支撑部具有高度和倾角的运动，从而调整了机器人的重心，使得机器人能够在行走、奔跑和跳跃时对于复杂路况的适应性增强，不易摔倒。

附图说明

图1为本申请实施例中所述足部结构的结构示意图。

图2为本申请实施例中所述足部结构另一角度的结构示意图。

图3为本申请实施例中所述连接部的结构示意图。

图4为本申请实施例中所述第一防护单元内部结构示意图。

图5为本申请实施例中所述第二防护单元内部结构示意图。

图6为本申请实施例中所述脚掌单元的结构示意图。

图7为本申请实施例中所述脚掌单元另一角度的结构示意图。

图8为本申请实施例中所述脚趾单元与脚掌单元连接状态示意图。

图9为本申请实施例中所述脚趾单元的结构示意图。

图10为本申请实施例中所述第二导向活塞杆与所述足跟单元的连接结构示意图。

图11为本申请实施例中所述足跟单元的结构示意图。

其中，附图标记：

10-连接部，11-第一导向活塞杆，111-球铰，12-第二导向活塞杆，13-第一防护单元，131-第一螺钉，14-第二防护单元，141-第二螺钉，15-第三防护单元，151-第三螺钉，16-第一滑道，17-第二滑道；

20-支撑部，21-脚趾单元，211-趾节，212-转轴，22-足跟单元，221-第一连接销轴，222-连接摆杆，23-脚掌单元，231-第二连接销轴，232-第三连接销轴。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。本公开方案中，纵向为垂直地面方向，横向为平行地面方向，连接部前端为连接部朝向脚趾单元一侧，连接部后端为连接部朝向足跟单元一侧。

本申请实施例提供了一种机器人足部结构，结合图1、2，该足部结构包括连接部10和支撑部20，其中，该连接部10用于与机器人腿部连接；该支撑部20位于连接部10下方，并且该支撑部20与连接部10活动连接；具体的，该连接部10前端向下延伸有第一导向活塞杆11，该第一导向活塞杆11一端活动连接于支撑部20；该连接部10后端向下延伸有第二导向活塞杆12，该第二导向活塞杆12一端活动连接于支撑部20；以使得该连接部10相对于支撑部20具有高度和倾角的运动。

本公开中通过在连接部前端和后端向下延伸第一导向活塞杆和第二导向活塞杆，该第一导向活塞杆和第二导向活塞杆可伸缩，并且该第一导向活塞杆和第二导向活塞杆与支撑部活动连接，可以通过导向活塞杆的长度及角度的调整进而调整连接部相对于支撑部的高度和角度，进而调整机器人的重心，使得机器人在复杂路况上行走、奔跑或跳跃时不易摔倒，增加了机器人对地形的适应能力。

一种实施方式中，结合图2，该第一导向活塞杆11一端通过球铰111活动连接于支撑部20；该支撑部20包括横向设置的第一连接销轴221，该第二导向活塞杆12一端穿过第一连接销轴221活动连接于支撑部20。

能够理解，该球铰的设置，可以使第一导向活塞杆在任意方向相对于支撑部活动，该第二导向活塞杆一端穿过第一连接销轴，并能绕第一连接销轴转动，可以使该第二导向活塞杆相对于支撑部转动，进而通过调整连接部的高度和角度，能够调整机器人在运动时腿部的前后摆角，以及腿部的高低，增加了机器人对地形的适应能力。

一种实施方式中，结合图2，该连接部10设有第一防护单元13、第二防护单元14和第三防护单元15。

其中，结合图3，该第三防护单元15通过第三螺钉151旋转连接在连接部10上端，该第三防护单元15能够对连接部与机器人腿部的连接处起到防护作用。

其中，结合图3、图4，该第一防护单元13上端通过第一螺钉131旋转连接在连接部10前端，该第一防护单元13内部设有容纳和导向第一导向活塞杆11另一端的第一滑道16。

在本实施方式中，一方面，该第一导向活塞杆另一端设在第一防护单元内部，第一防护单元对于该处连接能够提供保护作用；另一方面，该第一防护单元还能够绕第一螺钉旋转，这样，该第一防护单元还能够跟随并配合该第一导向活塞杆的角度变化，以调整连接部相对于支撑部的高度和角度。

此外，能够理解，对于第一导向活塞杆伸缩功能的实现，一方面，该第一导向活塞杆另一端可以固定在第一防护单元内部，此时，该第一导向活塞杆本身为可伸缩，例如通过两个套管实现可伸缩功能；另一方面，该第一导向活塞杆另一端可以插入第一滑道而并未固定在第一防护单元内部，此时，可以通过第一导向活塞杆在第一滑道内滑动，从而实现第一导向活塞杆在连接部与支撑部之间长度的变化，即间接实现可伸缩功能。

其中，结合图3、图5，该第二防护单元14上端通过第二螺钉141旋转连接在连接部10后端；该第二防护单元14内部设有容纳和导向第二导向活塞杆12另一端的第二滑道17。

在本实施方式中，一方面，该第二导向活塞杆另一端设在第二防护单元内部，第二防护单元对于该处连接能够提供保护作用；另一方面，该第二防护单元还能够绕第二螺钉旋转，这样，该第二防护单元还能够跟随并配合该第二导向活塞杆的角度变化，以调整连接部相对于支撑部的高度和角度。

此外，能够理解，对于第二导向活塞杆伸缩功能的实现，一方面，该第二导向活塞杆另一端可以固定在第二防护单元内部，此时，该第二导向活塞杆本身为可伸缩，例如通过两个套管实现可伸缩功能；另一方面，该第二导向活塞杆另一端可以插入第二滑道而并未固定在第二防护单元内部，此时，可以通过第二导向活塞杆在第二滑道内滑动，从而实现第二导向活塞杆在连接部与支撑部之间长度的变化，即间接实现可伸缩功能。

本实施方式中，该第一导向活塞杆和第二导向活塞杆通过分别设置在可相对连接部转动的第一防护单元和第二防护单元上，该第一防护单元和第二防护单元能够配合第一导向活塞杆和第二导向活塞杆角度及长度的变化，从而使得连接部相对于支撑部具有灵活的高度和角度的变化，更好的实现机器人对地形的适应能力。

一种实施方式中，结合图2，该支撑部20包括脚趾单元21、足跟单元22及设置在脚趾单元21和足跟单元22之间的脚掌单元23。

其中，结合图6、7和图10、11，第一连接销轴221设置在足跟单元22上，脚掌单元23靠近足跟单元22的一端设有与第一连接销轴221平行的第二连接销轴231，并且，第一连接销轴221与第二连接销轴231通过连接摆杆222竖向摆动连接。

本实施方式中，第一连接销轴和第二连接销轴分别设置在足跟单元和脚掌单元上，并且通过连接摆杆竖向摆动连接，又第二导向活塞杆一端穿过第一连接销轴与足跟单元连接。这样，当机器人采取坐姿时，通过调整连接部相对于支撑部的高度和角度，该足部结构与机器人臀部能够构成稳定的基座，从而使机械臂能够更稳定的进行操作，提高机械臂的控制精度；当机器人行走时，通过腿部带动足部结构抬起，此时，通过连接摆杆的转动，足跟单元能够相对于脚掌单元上升或下降一定高度，即连接摆杆带动第二导向活塞杆上下移动和前后摆动，从而调整连接部的高度和倾角，第一导向活塞杆也会随着连接部的高度和倾角来调整自身的伸缩长度和倾角，这种调整姿态的方式能够使机器人在步行、奔跑及跳跃时的重心更稳定。

更进一步来说，通过上述设置，连接部相对于支撑部具有灵活的高度和角度的变化。在机器人奔跑时，第一导向活塞杆收缩及前倾，第二导向活塞杆伸长及前倾，这样，可以实现类似大猩猩的四足奔跑的姿态；在机器人坐下时，第一导向活塞杆伸长及后倾，第二导向活塞杆收缩及后倾，这样，可以使机器人臀部与腿部构成稳定的基座，提高机械臂的控制精度和稳定性；当需要攀爬时，足部良好的顺应性可以在攀爬过程中提供稳定的支撑。

其中，结合图6、7和图8、9，脚掌单元23在靠近脚趾单元21的一端设有竖向设置的第三连接销轴232，并且，脚趾单元21一端穿过第三连接销轴232从而与脚掌单元23横向摆动连接；该脚趾单元21包括若干趾节211，趾节211通过转轴212竖向转动连接。

本实施方式中，脚趾单元通过穿过第三连接销轴，从而能够相对于脚掌单元在水平面摆动一定的角度，提供更好的支撑；并且，该趾节通过转轴竖向转动连接，可以在机器人踩到障碍物时，关节随之变形，使因重心不稳导致机器人倾倒的概率大大降低，提高机器人在步行、奔跑、跳跃及攀爬运动时的稳定性。

本申请公开的足部结构，可以连接在步行类机器人上，一个可能的例子为，该足部结构应用在步行类行星探测器上，由于在执行探测任务时，行星表面均未经过开发，路况崎岖复杂，该足部结构能够提高探测器在行走、奔跑或者跳跃时的稳定性，使机器人能够适应较复杂的路况。

本申请实施例还提供了一种机器人，该机器人包括足部单元，该足部单元为上述的足部结构。

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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。