足式机器人试验平台的制作方法

本实用新型属于机器人测试技术领域，具体地来说，是一种足式机器人试验平台。

背景技术：

足式机器人是当今机器人研究领域最为前沿的课题之一，集机械、电子、计算机、材料、传感器、控制技术及人工智能等多门学科于一体，多学科交叉、复杂程度高，吸引了众多科研机构、科技公司的目光聚焦，各国也相继投入巨资开展研究。

随着足式机器人研究的愈益深入，其结构设计逐渐优化、运动性能逐步提高。高速机器人的运动速度可达到6～20m/s，初步实现高速奔跑的目的。随之而来的是运动试验需要的迅速增加，以实现动态性能测试与运动参数获取目的。然而，目前的高速机器人运动测试仍然采用传统的测试设备，难以适应高速运动的试验要求。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种足式机器人试验平台，实现精确的运动导向与可靠的安全保障，满足足式机器人的高速运动试验要求。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种足式机器人试验平台，包括：

跑步机；

第一直线导向装置，沿所述跑步机的运行方向布置于所述跑步机上；

第二直线导向装置，沿铅垂方向布置于所述第一直线导向装置上并连接足式机器人，所述足式机器人可铅垂升降地保持于所述第二直线导向装置上；

提升装置，设置于所述第二直线导向装置上，用于驱动所述足式机器人铅垂升降。

作为上述技术方案的改进，所述第一直线导向装置包括固定承载件、第一直线导轨与第一滑块：

所述固定承载件设置于所述跑步机上，所述第一直线导轨沿所述跑步机的运行方向布置于所述固定承载件上，所述第一滑块可沿所述跑步机的运行方向往复运动于所述第一直线导轨上。

作为上述技术方案的进一步改进，所述固定承载件具有桁架构造。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第二直线导向装置包括随动承载件、第二直线导轨与第二滑块：

所述随动承载件设置于所述第一直线导向装置上，所述第二直线导轨沿铅垂方向布置于所述随动承载件上，所述第二滑块可沿铅垂方向往复运动于所述第二直线导轨上，所述足式机器人连接于所述第二滑块。

作为上述技术方案的进一步改进，所述随动承载件具有龙门架构造，所述第二直线导轨为复数个并分居于所述龙门架构造的不同立柱上。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第二直线导向装置包括转动连接部，所述足式机器人可绕航向轴和/或俯仰轴转动地连接于所述转动连接部。

作为上述技术方案的进一步改进，所述转动连接部具有座体构造并为复数个，该复数个转动连接部分居所述足式机器人的横向两侧。

作为上述技术方案的进一步改进，所述转动连接部成对设置，成对的转动连接部沿航向轴保持相对地分居于所述足式机器人的两侧。

作为上述技术方案的进一步改进，所述提升装置包括定滑轮、牵引绳与动力源，所述定滑轮设置于所述第二直线导向装置上，所述牵引绳张紧于所述定滑轮上，所述牵引绳两端分别连接于所述足式机器人与所述动力源。

作为上述技术方案的进一步改进，所述足式机器人试验平台包括运动定位单元，用于实现所述足式机器人沿所述跑步机的运行方向和/或竖直方向的运动位置定位。

本实用新型的有益效果是：

以跑步机提供足式机器人的高速奔跑测试环境，以第一直线导向装置对足式机器人的奔跑进行精确的运动导向，将负载约束在平面内，实现于精确控制下的高低速运动性能试验；

以第二直线导向装置对足式机器人的铅垂提升进行精确的运动导向，以提升装置于紧急状态驱动足式机器人铅垂提升而脱离跑步机，保障足式机器人的运动安全。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型实施例1提供的足式机器人试验平台的整机结构示意图；

图2是本实用新型实施例1提供的足式机器人试验平台的第一局部结构示意图；

图3是本实用新型实施例1提供的足式机器人试验平台的第二局部结构示意图；

图4是本实用新型实施例1提供的足式机器人试验平台的应用结构示意图；

图5是本实用新型实施例1提供的足式机器人试验平台的应用结构局部示意图。

主要元件符号说明：

100-足式机器人试验平台，110-跑步机，120-第一直线导向装置，121-固定承载件，122-第一直线导轨，123-第一滑块，130-第二直线导向装置，131-随动承载件，132-第二直线导轨，133-第二滑块，134-转动连接部，140-提升装置，141-定滑轮，142-牵引绳，143-动力源，150-运动定位单元，200-足式机器人，300-连接转轴。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对足式机器人试验平台进行更全面的描述。附图中给出了足式机器人试验平台的优选实施例。但是，足式机器人试验平台可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对足式机器人试验平台的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

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实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在足式机器人试验平台的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请结合参阅图1～5，本实施例公开一种足式机器人试验平台100，该足式机器人试验平台100包括跑步机110、第一直线导向装置120、第二直线导向装置130与提升装置140，实现精确的运动导向与可靠的安全保障，满足足式机器人200的高速运动试验要求。

跑步机110用于提供足式机器人200的高速奔跑测试环境。其中，跑步机110包括机械跑步机与电动跑步机等类别，可采用常见结构予以实现。机械跑步机依靠足式机器人200的足部与跑步带的摩擦力带动来运行，足式机器人200于其上主动奔跑；电动跑步机由电机带动跑步带运行，足式机器人200于其上被动奔跑。示范性地，跑步机110为电动跑步机，节约足式机器人200的能量消耗。

第一直线导向装置120沿跑步机110的运行方向布置于跑步机110上，用于实现对足式机器人200奔跑方向的精确导向。其中，跑步机110的运行方向即其跑步带的运行方向，也就是足式机器人200的前后运动方向(横滚轴方向)，可为水平方向或与水平面具有夹角的倾斜方向。

补充说明，当跑步机110的运行方向为倾斜方向时，可增加足式机器人200的运动阻尼并使足式机器人200的横滚轴倾斜，实现对足式机器人200的坡面运动性能的精确测试。

第一直线导向装置120可通过不同的结构形式实现，例如导轨-滑块、导杆-导套等类型。示范性地，第一直线导向装置120包括固定承载件121、第一直线导轨122与第一滑块123。

其中，固定承载件121设置于跑步机110上，提供对第二直线导向装置130的结构承载。固定承载件121可采用不同的结构形式实现，例如分立结构、架体结构等类型。示范性地，在本实施例中，固定承载件121具有桁架构造。

其中，第一直线导轨122沿跑步机110的运行方向布置于固定承载件121上，第一滑块123可沿跑步机110的运行方向往复运动于第一直线导轨122上。

可以理解，第一直线导轨122可为一至复数个，且任一第一直线导轨122上设置至少一第一滑块123。示范性地，当第一直线导轨122为复数个时，该复数个第一直线导轨122沿航向轴相互平行地分居跑步机110的两侧，共同实现对位于其间的足式机器人200的导向承载。

第二直线导向装置130沿铅垂方向布置于第一直线导向装置120上并连接足式机器人200，使足式机器人200可铅垂升降地保持于第二直线导向装置130上。可以理解，当足式机器人200于跑步机110上奔跑时，第二直线导向装置130可跟随足式机器人200直线往复运动于第一直线导向装置120上。

第二直线导向装置130可通过不同的结构形式实现，例如导轨-滑块、导杆-导套等类型。示范性地，第二直线导向装置130包括随动承载件131、第二直线导轨132与第二滑块133。

其中，随动承载件131设置于第一直线导向装置120(例如第一滑块123)上，一方面提供对足式机器人200的结构承载，另一方面可随足式机器人200的奔跑而同步运动。随动型导向设计简化了整体结构，避免了固定式导向的导轨冗长和低刚度等缺点。随动承载件131可采用不同的结构形式实现，例如分立结构、架体结构等类型。

示范性地，随动承载件131具有龙门架构造。龙门架构造包括横梁及分居横梁两端的立柱，足式机器人200保持于立柱之间。龙门架构造有效地简化传统固定导向结构的重量，降低足式机器人200的能量损耗。同时，龙门架构造可省却天轨(铺设于天花板或其他额外承载结构上)的铺设需要，使试验平台的搭建更为轻易、环境适应性更佳。

其中，第二直线导轨132沿铅垂方向布置于随动承载件131上，第二滑块133可沿铅垂方向往复运动于第二直线导轨132上。其中，足式机器人200连接于第二滑块133，实现结构连接。

可以理解，第二直线导轨132可为一至复数个，且任一第二直线导轨132上设置至少一第二滑块133。示范性地，当随动承载件131具有龙门架构造时，第二直线导轨132为复数个并分居于龙门架构造的不同立柱上。换言之，该复数个第二直线导轨132沿航向轴相互平行地分居跑步机110的两侧，共同实现对位于其间的足式机器人200的导向承载。

示范性地，第二直线导向装置130包括转动连接部134，足式机器人200转动连接于转动连接部134，使足式机器人200可绕航向轴和/或俯仰轴旋转，相应具有偏航运动自由度和/或俯仰运动自由度而具有高度的仿生性能，使可测试的运动姿态更为丰富，满足符合运动性能测试需要。示范性地，转动连接部134安装于第二滑块133上。

示范性地，转动连接部134具有座体构造并为复数个。该复数个转动连接部134分居足式机器人200的横向两侧，用于共同承载足式机器人200并保证足式机器人200的俯仰运动自由度。示范性地，座体构造内设承载轴承。

可以理解，足式机器人200通过连接转轴300连接于转动连接部134，该连接转轴300固定于足式机器人200上。当足式机器人200俯仰运动时，连接转轴300随之转动地保持于转动连接部134上。

进一步地，具有座体构造的转动连接部134成对设置。其中，成对的转动连接部134沿航向轴保持相对地分居于足式机器人200的两侧，具有共轴分布关系。

提升装置140设置于第二直线导向装置130上，用于驱动足式机器人200铅垂升降，使足式机器人200发生异常时迅速脱离跑步机110，以免发生意外。提升装置140的实现结构众多，包括伸缩缸、旋转电机-丝杠结构、直线电机等类型。

示范性地，提升装置140包括定滑轮141、牵引绳142与动力源143。其中，定滑轮141设置于第二直线导向装置130(例如随动承载件131，尤其是龙门式构造的横梁)上。牵引绳142张紧于定滑轮141上，且牵引绳142两端分别连接于足式机器人200与动力源143。其中，动力源143可为操作者的双手，亦可为可自动实现牵引绳142卷放的卷放机或其他牵引器件。

当足式机器人200发生异常时，牵引绳142于动力源143的牵引作用下滑动于定滑轮141的表面，牵引足式机器人200沿第二直线导向装置130(例如第二直线导轨132)铅垂提升而迅速脱离跑步机110的表面，避免意外。

补充说明，基于第一直线导向装置120与第二直线导向装置130的平面导向作用，试验平台可避免传统系杆结构引起的向心力干扰及因此造成的近似误差，保证测试精度。

示范性地，足式机器人试验平台100包括运动定位单元150，用于实现足式机器人200沿水平方向和/或竖直方向的运动位置定位，对运动参数进行精确的跟踪测量。

运动定位单元150的实现方式众多，包括位移传感器、光栅尺等传感类型。示范性地，运动定位单元150为拉绳位移传感器，拉绳位移传感器沿跑步机110的运行方向或铅垂方向布置。例如，拉绳位移传感器一端固定于第一直线导向装置120上，另一端固定于第二直线导向装置130上，实现沿跑步机110的运行方向的跟随定位；又如，拉绳位移传感器一端固定于随动承载件131上，另一端固定于第二滑块133上，实现沿铅垂方向的跟随定位。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。