足端触地检测装置及包含其的机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种足端触地检测装置及包含其的机器人。

背景技术：

随着时代的发展，机器人技术越来越广泛地应用在各个领域，从军事工业、抢险救灾到日常服务、教育娱乐。其中，足式机器人为一类典型的机器人，有着不可替代的优势，比如足式机器人的腿部一般有多个自由度，运动形式多样，运动时通过腿部的足端接触地面，对复杂地形的适应性更强。

为保证足式机器人运动的稳定性，使足式机器人能及时进行姿态调整，提升对环境的适应能力，需要对其足端进行合理设计。现有的足式机器人足端触地多通过足端三维力传感器进行检测，成本较高，且由于力传感器量程较大，在足端触地力较小时存在检测可靠性低的问题，增加了机器人姿态控制的难度。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的在于：提供一种足端触地检测装置及包含其的机器人，其能够准确地检测出机器人足端触地状态，检测可靠性高，难度低，且成本低。

为达此目的，本实用新型实施例采用以下技术方案：

提供一种足端触地检测装置，包括：

足端固定座，所述足端固定座连接于机器人的腿部的下端，所述足端固定座具有触地端，所述触地端上设置有第一导电橡胶；

橡胶保护件，所述橡胶保护件安装于所述触地端，所述橡胶保护件靠近所述触地端的一侧面设置有第二导电橡胶，所述第二导电橡胶的位置与所述第一导电橡胶的位置正对，当所述橡胶保护件触地时，所述第一导电橡胶与所述第二导电橡胶接触实现电导通；当所述橡胶保护件不触地时，所述第一导电橡胶与所述第二导电橡胶分离；

电路板，与所述机器人的控制板连接，所述电路板分别通过导线与所述第一导电橡胶和所述第二导电橡胶连接。

本实用新型的有益效果为：通过在足端固定座和橡胶保护件对应的位置设置导电橡胶，电路板可检测出电路导通的状态，判断出此时两个导电橡胶处于接触或分离状态，进而判断出此时机器人的足端是否触地，结构简单，成本低，且检测精度高。

作为足端触地检测装置的一种优选方案，所述橡胶保护件上凹设有容纳槽，所述第二导电橡胶设置于所述容纳槽内，所述触地端插入至所述容纳槽内。通过设置容纳槽，便于触地端和橡胶保护件的组装，同时也可以将两个导电橡胶隐藏于容纳槽内实施保护，尽量减少外界不利因素对检测精度的影响。

作为足端触地检测装置的一种优选方案，所述容纳槽的槽口设置在所述橡胶保护件的上端端面，所述橡胶保护件的侧面开设有与所述容纳槽连通的限位孔，所述足端固定座上凸出设置有与所述限位孔插接的第一限位凸部。通过设置限位孔和第一限位凸部，可以有效防止橡胶保护件与足端固定座分离。

作为足端触地检测装置的一种优选方案，所述足端固定座上凸出设置有第二限位凸部，所述第一限位凸部与所述第二限位凸部间隔，二者之间形成卡槽，所述第二限位凸部抵接所述橡胶保护件的上端端面，所述橡胶保护件的上端端面与所述限位孔的孔壁之间的部分卡设于所述卡槽内。通过设置第二限位凸部，可以形成与橡胶保护件卡接的卡槽，卡槽与橡胶保护件上对应的部分卡接，可以有效防止橡胶保护件与足端固定座分离。

作为足端触地检测装置的一种优选方案，所述橡胶保护件相对的两侧面均开设有所述限位孔，所述足端固定座相对的两个侧面均凸出设置有所述第一限位凸部。通过在橡胶保护件相对的两侧面均开设限位孔，可以增加橡胶保护件与足端固定座之间的连接可靠性。

作为足端触地检测装置的一种优选方案，所述橡胶保护件接触地面的一侧面为第一弧形面，所述触地端设置有所述第一导电橡胶的一侧面为第二弧形面，所述第一弧形面和所述第二弧形面同心。通过将触地端和橡胶保护件设置为弧形结构，可以提升机器人的环境适应能力。

作为足端触地检测装置的一种优选方案，所述足端固定座内设置有走线通道，所述走线通道延伸至所述触地端并连通所述容纳槽，所述导线设置在所述走线通道内。通过设置走线通道，可以对导线进行隐藏，有效防止导线外露而损坏。

作为足端触地检测装置的一种优选方案，所述第一导电橡胶通过粘胶层粘贴于所述触地端；或，所述第一导电橡胶通过模内注射成型的方式与所述触地端固定连接；

所述第二导电橡胶通过粘胶层粘贴于所述橡胶保护件；或，所述第二导电橡胶通过模内注射成型的方式与所述橡胶保护件固定连接。粘贴固定的方式简单，无需设置额外的固定件例如螺钉对导电橡胶进行固定，提升了组装效率，降低了制造成本；通过将导电橡胶通过模内注射成型的方式与触地端和橡胶保护件固定连接，固定稳定，同样也省去了固定件例如螺钉的使用，降低了制造成本。

作为足端触地检测装置的一种优选方案，所述第一导电橡胶的截面尺寸大于所述第二导电橡胶的截面尺寸。通过将足端固定座上的第一导电橡胶的截面尺寸设置为大于橡胶保护件上的第二导电橡胶的截面尺寸，可以保证橡胶保护件在一定的活动范围内移动时第二导电橡胶均能与第一导电橡胶实现有效地接触，提升检测精度。

第二方面，提供一种机器人，包括本体，所述本体上设置有腿部，所述腿部的下端设置有所述的足端触地检测装置。

本实用新型实施例的机器人结构简单，腿部下端设置的足端触地检测装置可以有效地检测出机器人当前是否触地，且结构简单，检测结构准确可靠。

附图说明

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型实施例的机器人的腿部与足端触地检测装置的组装示意图。

图2为本实用新型实施例的足端触地检测装置的第一视角的剖视图。

图3为本实用新型实施例的足端触地检测装置的第二视角的剖视图。

图4为本实用新型实施例的足端固定座的立体示意图。

图5为本实用新型实施例的橡胶保护件与第二导电橡胶的组装示意图。

图中：

100、足端触地检测装置；

1、足端固定座；11、触地端；12、第一限位凸部；13、第二限位凸部；14、卡槽；15、安装槽；16、走线通道；2、第一导电橡胶；3、橡胶保护件；31、容纳槽；32、上端端面；33、限位孔；4、第二导电橡胶；5、电路板；6、导线；

200、腿部。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参照图1，本实用新型实施例提供一种足端触地检测装置100，其应用于机器人，具体应用于足式机器人，足端触地检测装置100主要为机器人的触地状态进行检测。

如图1至5所示，本实用新型实施例的足端触地检测装置100包括足端固定座1、橡胶保护件3和电路板5，其中，足端固定座1连接于机器人的腿部200的下端，足端固定座1具有触地端11，触地端11上设置有第一导电橡胶2，橡胶保护件3安装于触地端11，橡胶保护件3靠近触地端11的一侧面设置有第二导电橡胶4，第二导电橡胶4的位置与第一导电橡胶2的位置正对，当橡胶保护件3触地时，第一导电橡胶2与第二导电橡胶4接触实现电导通；当橡胶保护件3不触地时，第一导电橡胶2与第二导电橡胶4分离，电路板5与机器人的控制板连接，电路板5分别通过导线6与第一导电橡胶2和第二导电橡胶4连接。通过在足端固定座1和橡胶保护件3对应的位置设置导电橡胶，电路板5可检测出电路导通的状态，判断出此时两个导电橡胶处于接触或分离状态，进而判断出此时机器人的足端是否触地，结构简单，成本低，且检测精度高。

在本实施例中，橡胶保护件3上凹设有容纳槽31，第二导电橡胶4设置于容纳槽31内，触地端11插入至容纳槽31内。通过设置容纳槽31，便于触地端11和橡胶保护件3的组装，同时也可以将两个导电橡胶隐藏于容纳槽31内实施保护，尽量减少外界不利因素对检测精度的影响。

进一步地，容纳槽31的槽口设置在橡胶保护件3的上端端面32，橡胶保护件3的侧面开设有与容纳槽31连通的限位孔33，足端固定座1上凸出设置有与限位孔33插接的第一限位凸部12。通过设置限位孔33和第一限位凸部12，可以有效防止橡胶保护件3与足端固定座1分离。

足端固定座1上凸出设置有第二限位凸部13，第一限位凸部12与第二限位凸部13间隔，二者之间形成卡槽14，第二限位凸部13抵接橡胶保护件3的上端端面32，橡胶保护件3的上端端面32与限位孔33的孔壁之间的部分卡设于卡槽14内。通过设置第二限位凸部13，可以形成与橡胶保护件3卡接的卡槽14，卡槽14与橡胶保护件3上对应的部分卡接，可以有效防止橡胶保护件3与足端固定座1分离。

优选地，橡胶保护件3相对的两侧面均开设有限位孔33，足端固定座1相对的两个侧面均凸出设置有第一限位凸部12。通过在橡胶保护件3相对的两侧面均开设限位孔33，可以增加橡胶保护件3与足端固定座1之间的连接可靠性，有效防止橡胶保护件3在移动时出现卡死的情况，进而保证两个导电橡胶的接触和分离能够顺畅，提升检测精度。

橡胶保护件3采用耐磨橡胶制成。通过将橡胶保护件3采用耐磨橡胶制成，不仅可以有效减少机器人足端在触地时的振动，还可以延长橡胶保护件3的使用寿命。

橡胶保护件3接触地面的一侧面为第一弧形面，触地端11设置有第一导电橡胶2的一侧面为第二弧形面，第一弧形面和第二弧形面同心。通过将触地端11和橡胶保护件3设置为弧形结构，可以提升机器人的环境适应能力。具体地，橡胶保护件3呈半球形，其上设置有两个平行的侧面，此侧面垂直于橡胶保护件3的上端端面32，限位孔33开设在此侧面上，两个侧面之间的弧形面区域(即第一弧形面)用于直接接触地面，橡胶保护件3的第一弧形面上设置有防滑纹或防滑凸点，可以避免机器人足端在触地时打滑。橡胶保护件3触地的一侧面不限于为外凸的弧形面，还可以为平面、内凹的弧形面或者其他结构。

第一导电橡胶2通过粘胶层粘贴于触地端11，第二导电橡胶4通过粘胶层粘贴于橡胶保护件3。粘贴固定的方式简单，无需设置额外的固定件例如螺钉对导电橡胶进行固定，提升了组装效率，降低了制造成本。当然，不限于采用胶粘的方式固定导电橡胶，还可以采用模内注射成型的方式固定，具体地，第一导电橡胶2通过模内注射成型的方式与触地端11固定连接，第二导电橡胶4通过模内注射成型的方式与橡胶保护件3固定连接。通过将导电橡胶通过模内注射成型的方式与触地端11和橡胶保护件3固定连接，固定稳定，同样也省去了固定件例如螺钉的使用，降低了制造成本。模内注射成型是指：以橡胶保护件3为例，橡胶保护件3的容纳槽31内预留出安装第二导电橡胶4的位置，然后将橡胶保护件3放置在模具内，热熔的导电橡胶注射在橡胶保护件3内形成此第二导电橡胶4。

一实施例中，第一导电橡胶2的截面尺寸大于第二导电橡胶4的截面尺寸。通过将足端固定座1上的第一导电橡胶2的截面尺寸设置为大于橡胶保护件3上的第二导电橡胶4的截面尺寸，可以保证橡胶保护件3在一定的活动范围内移动时第二导电橡胶4均能与第一导电橡胶2实现有效地接触，提升检测精度。

具体地，第二导电橡胶4的截面呈圆形，第一导电橡胶2成片状，其宽度大于第二导电橡胶4的截面直径。

在触地端11的第二弧形面上凹设有安装槽15，第一导电橡胶2安装于此安装槽15内，第二导电橡胶4可伸入至安装槽15内与第一导电橡胶2抵接。安装槽15的设置，避免第一导电橡胶2与第二导电橡胶4长期处于较高压力挤压的状态，延长导电橡胶的使寿命。

足端固定座1内设置有走线通道16，走线通道16延伸至触地端11并连通容纳槽31，导线6设置在走线通道16内。通过设置走线通道16，可以对导线6进行隐藏，有效防止导线6外露而损坏。

电路板5设置在足端固定座1内或者足端固定座1远离触地端11的一端，走线通道16延伸至电路板5处，保证导线6能够顺畅地与电路板5连接。

本实用新型实施例还提供一种机器人，包括本体，本体上设置有腿部200，腿部200的下端设置有如上任意实施例的足端触地检测装置100，足端触地检测装置100的具体结构已在上述实施例详细描述，此处不再赘述。本实用新型实施例的机器人结构简单，腿部200下端设置的足端触地检测装置100可以有效地检测出机器人当前是否触地，且结构简单，检测结构准确可靠。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”等的描述意指结合该实施例的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚器件，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。