专利名称：一种仿人机器人足部冲击吸收机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种仿人机器人，具体涉及一种仿人机器人足部冲击吸收机构。
技术背景仿人机器人是与人类最接近的一种机器人，与传统的轮式机器人或履带机器人相 比，仿人机器人更能适应人类日常生活环境，同时更便于使用为人类发明设计的各种工 具，因此，仿人机器人具有广阔的发展前景。仿人机器人在行走过程中，当足部与地面接触时会产生冲击，冲击对于仿人机器人 内部的精密减速机构、伺服电机、精密传感器等部件会造成一定程度的损伤，此外，冲 击还可能导致机器人失去平衡，影响仿人机器人的控制稳定性，所以必须设计冲击吸收 机构来消除这些影响。当仿人机器人负重不同或者在不同的地面条件下作业时，对与冲 击吸收机构的柔性会有不同的要求，这就要求设计的冲击吸收机构做到柔性可调并且易 于调节，这样才能使仿人机器人更容易适应各种不同的作业情况。中国专利CN101143606A，具有双层缓冲减震的步行机器人脚底支撑结构，给出了 一种具有双层缓冲减震的步行机器人脚底支撑结构，主要是前底减震块的底面粘接前底防滑垫，前底减震块的顶面粘接在弯曲板上，后底减震块的底面粘接后底防滑垫，后底 减震块的顶面粘接在弯曲板上，弯曲板中央圆周方向粘接中央减震块，中央减震块的顶 面上粘接中央下连接板，中央下连接板上固定六维力和力矩传感器的工作底面，六维力 和力矩传感器穿过脚面板上的中心孔后，其顶面与中央上连接板相连接，中央上连接板、 前支撑板、后支撑板分别固定在脚面板上，弯曲板与脚面板连接。该发明主要是利用前 底减震块、后底减震块与中央减震块起到缓冲减震的作用。结构比较复杂，并且冲击机 构的柔性不易调节。中国专利CN101108146A， 一种人形机器人脚，给出了一种人形机器人脚的设计方 法，包括橡胶脚底层、脚板、六维力传感器、上法兰、下法兰、倾角传感器、触觉阵列 垫、信号处理系统和脚面。信号处理系统安装在脚板的前部，倾角传感器安装在中部， 六维力传感器安装在脚跟处。当机器人行走时，人形机器人脚上的六维力传感器检测机 器人行走过程中脚与路面接触时的地面反作用力，倾角传感器检测脚板的倾斜角度，触 觉阵列垫检测脚与路面的接触位置与接触状态等信息，信号处理系统实时采集和处理这些信息，计算机器人行走时的ZMP轨迹，判断脚的状态，推测机器人的行走路面情况， 并发送给机器人的控制系统，为机器人的步态规划提供依据，提高人形机器人行走时的 歩态稳定性和自然性。橡胶脚底层与路面接触的下表面有防滑槽，橡胶脚底层具有弹性， 用于吸收人形机器人脚着地时的冲击力。该发明主要是依靠橡胶脚底层吸收脚着地时的 冲击力，冲击吸收的效果十分有限。并且若要改变冲击吸收机构的柔性，则必须要对整 个橡胶脚底层进行加厚或者减薄处理，实际操作起来比较繁琐。 发明内容本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种更加紧凑、有效的仿人机器 人足部冲击吸收机构，实现了冲击吸收机构柔性的连续可调，能够使仿人机器人更容易 适应不同的作业情况要求。为了实现上述目的本发明采取的技术方案是 一种仿人机器人足部冲击吸收机构， 包括脚底板，所述的脚底板上面设有减震柱，所述的减震柱上表面设有上压板，所述的 上压板上面设有力传感器和上盖板，所述的上盖板通过调节垫圈与脚底板相连，所述的 力传感器与机器人腿部相连。所述的减震柱为四个，所述的四个减震柱通过位于脚底板的四个减震柱安装孔与脚 底板相连。所述的脚底板的前端设有脚底前缘斜面，其后端设有脚底后缘斜面。 所述的上盖板通过四个上盖板安装孔与脚底板相连，在上盖板与脚底板之间设有四 组调节垫圈。所述的脚底板下面设有防滑垫。所述的防滑垫为有四个，粘于脚底板的四角，并延伸到脚底前缘斜面和脚底后缘斜 面上。本发明的有益效果是本发明设计了一种更加紧凑、有效的冲击吸收机构，并且实 现了冲击吸收机构柔性的连续可调，能够使仿人机器人更容易适应不同的作业情况要 求。减震柱可以有效的吸收足部着地冲击力，从而避免着地冲击力对机械结构造成的损 害以及对机器人控制稳定性带来的影响。通过调节四组调节垫圈(7)的厚度，可以改 变减震柱(8)的压紧力，从而比较方便改变冲击吸收机构的柔性。脚底板设计了脚底 前缘斜面和脚底后缘斜面，用于更好的实现"脚跟着地一一脚尖离地"的行走方式。
图1是本发明仿人机器人足部冲击吸收机构的结构示意图；图2是本发明脚底板的结构示意图； 图3是图2的B-B剖面图； 图4是本发明脚底面的示意图。图中l防滑垫，2脚底板，3脚面外壳，4上压板，5上盖板，6传感器，7调节垫 圈，8减震柱，9减震柱安装孔，IO上盖板安装孔，ll脚底前缘斜面，12脚底后缘斜面。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。 参见图1, 一种仿人机器人足部冲击吸收机构，包括脚底板2，脚底板2的上表面 与减震柱8下表面相连，减震柱8上表面与上压板4相连，上盖板5位于上压板4的上 方，上盖板5通过调节垫圈7与脚底板2相连，上压板4的中部通过仿人机器人踝关节 的力传感器6与机器人腿部相连，脚面外壳3与脚底板2相连，防滑垫1与脚底板2下 表面相连。参见图2和图3，所述的减震柱8为四个，四个减震柱8通过位于脚底板2的四个 减震柱安装孔9与脚底板2以弹性压紧的方式相连。上盖板5通过四个上盖板安装孔10 与脚底板2相连，在上盖板3与脚底板2之间设有四组调节垫圈7。脚底板2的前端设 有脚底前缘斜面11，其后端设有脚底后缘斜面12。参见图4，脚底板2下面设有防滑垫1，所述的防滑垫1为有四个，粘于脚底板2 的四角，并延伸到脚底前缘斜面11和脚底后缘斜面12上。当仿人机器人足部着地时，脚底板2与地面通过防滑垫1接触，地面反力通过减震 柱8传递到上压板4，进而通过与上压板4直接相连的力传感器6传递到机器人腿部。 在这一传递过程中，减震柱可以有效的吸收足部着地冲击力，从而避免着地冲击力对机 械结构造成的损害以及对机器人控制稳定性带来的影响。通过调节四组调节垫圈7的厚 度，可以改变减震柱8的压紧力，从而比较方便改变冲击吸收机构的柔性。脚底板2设 计了脚底前缘斜面11和脚底后缘斜面12，从而能够更好的实现"脚跟着地一一脚尖离 地"的行走方式。以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式
的一种，本领域的技术人员在 本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种仿人机器人足部冲击吸收机构，包括脚底板，其特征在于所述的脚底板上面设有减震柱，所述的减震柱上表面设有上压板，所述的上压板上面设有力传感器和上盖板，所述的上盖板通过调节垫圈与脚底板相连，所述的力传感器与机器人腿部相连。
2. 根据权利要求1所述的一种仿人机器人足部冲击吸收机构，其特征在于所述 的减震柱为四个，所述的四个减震柱通过位于脚底板的四个减震柱安装孔与脚底板相 连。
3. 根据权利要求1所述的一种仿人机器人足部冲击吸收机构，其特征在于所述 的脚底板的前端设有脚底前缘斜面，其后端设有脚底后缘斜面。
4. 根据权利要求1所述的一种仿人机器人足部冲击吸收机构，其特征在于所述 的上盖板通过四个上盖板安装孔与脚底板相连，在上盖板与脚底板之间设有四组调节垫圈。
5. 根据权利要求1所述的一种仿人机器人足部冲击吸收机构，其特征在于所述 的脚底板下面设有防滑垫。
6. 根据权利要求5所述的一种仿人机器人足部冲击吸收机构，其特征在于所述 的防滑垫为有四个，粘于脚底板的四角，并延伸到脚底前缘斜面和脚底后缘斜面上。
全文摘要
本发明公开了一种仿人机器人足部冲击吸收机构，包括脚底板，所述的脚底板上面设有减震柱，所述的减震柱上表面设有上压板，所述的上压板上面设有力传感器和上盖板，所述的上盖板通过四个上盖板安装孔与脚底板相连，在上盖板与脚底板之间设有四组调节垫圈，所述的力传感器与机器人腿部相连。所述的减震柱为四个，所述的四个减震柱通过位于脚底板的四个减震柱安装孔与脚底板相连。所述的脚底板的前端设有脚底前缘斜面，其后端设有脚底后缘斜面。所述的脚底板下面设有防滑垫。本发明设计了一种更加紧凑、有效的冲击吸收机构，并且实现了冲击吸收机构柔性的连续可调，能够使仿人机器人更容易适应不同的作业情况要求。
文档编号A63H11/18GK101402380SQ20081022455
公开日2009年4月8日 申请日期2008年10月20日 优先权日2008年10月20日
发明者张伟民, 李建玺, 韩成杰, 强 黄 申请人:北京理工大学