一种步行机器人足部脚板安装结构的制作方法

本实用新型公开了一种机器人运动技术领域，尤其涉及一种步行机器人足部脚板安装结构。

背景技术：

移动机器人按其移动机构可分为：足腿式运动方式、轮式运动方式、履带式运动方式、混合式移动方式，足腿式运动方式是一种运动仿生方式，其两足(拟人)结构形式是与人类最接近的一种机器人。两足机器人的运动方式是最适合人类居住的楼宇环境，但还存在许多技术问题，最大的问题是步态综合问题还没有得到彻底解决，尤其是在未知环境中的步态综合，而步态综合的目的是实现步行的稳定性、高效率和地形条件的适应性。稳定性是步态综合的基本要求，效率和适应性是两足机器人实用化的必要条件。

现有的两足步行机器人其足部或为整板结构或为单铰链结构，整板结构的足部走路不稳，不能跑步；单铰链结构的足部，铰链设置的位置类似人类足部的脚趾后方，只是考虑到了脚趾与脚板运动的灵活性，没有考虑到脚板和脚后跟之间的运动过程性，其在崎岖不平的地形中、未知的地形中，能动性和稳定性一样较差。并且现有的足部脚板与腿部的安装都侧重在脚后跟处，使得机器人整体重心后移，貌似是可以使得机器人站立更加稳定，但是忽略了运动时，重心的前移，增加了运动不稳定因素。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种步行机器人足部脚板安装结构，该实用新型使得机器人站立、运动时更加平稳和灵活，且结构简单。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种步行机器人足部脚板安装结构，其特征在于，该安装结构包括脚板和连接组件，所述脚板上设有脚部外壳、铰链和传感器，所述铰链设有两个，两个铰链将脚板分成三部分，分别是脚趾、脚心和脚后跟，所述脚趾和脚后跟与水平面平行，所述脚心为弧形板，所述弧形板下设有弹性结构，所述传感器设有两个，分别位于脚趾和脚后跟处，所述脚后跟通过第一转轴与连接组件轴连接，所述连接组件上设有支撑板，所述支撑板与连接组件通过支撑弹簧相连，所述支撑板上设有腿部，所述腿部通过第二转轴与支撑板轴连接。

作为优选的，所述弹性结构为与弧形板相粘接的弹性材料，所述弹性材料下表面与水平面相平行，所述弹性材料为橡胶。

作为优选的，所述弹性结构包括平衡弹簧和平衡板，所述平衡板与弧形板固定连接，所述平衡弹簧位于平衡板和弧形板之间。

作为优选的，所述支撑板与连接组件之间设有夹角，所述夹角在10°-20°之间。

作为优选的，所述连接组件包括两个对称的摆动板和一个连接杆，所述摆动板下表面为弧形结构，所述摆动板与脚后跟通过第一转轴轴连接，所述连接杆将两个摆动板固定连接，所述支撑弹簧有两个，分别位于连接杆的两端。

作为优选的，所述连接杆设在摆动板上远离第一转轴的一端。

作为优选的，所述支撑板与水平面相平行设置。

本实用新型的优点在于：

1、当足部运动时，后脚跟抬起，第一转轴转动，带动摆动板向前倾斜，接着第二转轴带动腿部弯曲，在第一转轴和第二转轴之间设有弹簧和夹角，为第一转轴向第二转轴传动力提供了缓冲，大大提高了机器人行走的平稳性。

2、考虑到人的脚板中，脚心不与脚趾和脚后跟在一个水平面上，且有一定的弧度，为了更好的模拟人的脚部，我们将脚心处设为弧形结构，在脚心下面设有弹性材料，一是保证与水平面的接触，保障了稳定性，二是通过崎岖不平的地方时，弹性材料保证了脚板具有良好的灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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的附图。

图1为实施例1的结构图。

图2为实施例2的结构图。

图3为连接组件的结构示意图。

其中：1、连接组件 2、脚部外壳 3、铰链 4、传感器

5、脚趾 6、脚心 7、脚后跟 8、第一转轴

9、支撑板 10、夹角 11、支撑弹簧 12、腿部

13、第二转轴 14、摆动板 15、连接杆 16、弹性材料

17、平衡弹簧 18、平衡板

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，本领域普通技术人员在没有做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，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

一种步行机器人足部脚板安装结构，该安装结构包括脚板和连接组件1，所述脚板上设有脚部外壳2、铰链3和传感器4，所述铰链3设有两个，两个铰链3将脚板分成三部分，分别是脚趾5、脚心6和脚后跟7，现有技术中多是设置一个铰链，将脚板分成两部分，本实用新型中设置了两个铰链，增强了运动的灵活性。

所述脚趾5和脚后跟7与水平面平行，所述脚心6为弧形板，所述弧形板下设有弹性结构，所述弹性结构为与弧形板相粘接的弹性材料16，所述弹性材料16下表面与水平面相平行，所述弹性材料16为橡胶。考虑到人的脚板中，脚心不与脚趾和脚后跟在一个水平面上，且有一定的弧度，为了更好的模拟人的脚部，我们将脚心处设为弧形结构，在脚心下面设有弹性材料，一是保证与水平面的接触，保障了稳定性，二是通过崎岖不平的地方时，弹性材料保证了脚板具有良好的灵活性。

所述传感器4设有两个，分别位于脚趾5和脚后跟7处，所述脚后跟7通过第一转轴8与连接组件1轴连接，所述连接组件1上设有支撑板9，所述支撑板9与连接组件1之间设有夹角10，所述夹角10在10°-20°之间，所述支撑板9与水平面相平行设置，所述支撑板9与连接组件1通过支撑弹簧11相连，所述支撑板9上设有腿部12，所述腿部12通过第二转轴13与支撑板9轴连接，所述连接组件1包括两个对称的摆动板14和一个连接杆15，所述摆动板14下表面为弧形结构，所述摆动板14与脚后跟7通过第一转轴8轴连接，所述连接杆15将两个摆动板14固定连接，所述支撑弹簧11有两个，分别位于连接杆15的两端，所述连接杆15设在摆动板14上远离第一转轴8的一端。当足部运动时，后脚跟抬起，第一转轴转动，带动摆动板向前倾斜，接着第二转轴带动腿部弯曲，在第一转轴和第二转轴之间设有弹簧和夹角，为第一转轴向第二转轴传动力提供了缓冲，大大提高了机器人行走的平稳性。

实施例2

作为优选的，所述弹性结构包括平衡弹簧17和平衡板18，所述平衡板18与弧形板固定连接，所述平衡弹簧17位于平衡板18和弧形板之间。平衡板为可变形回弹材料，采用平衡板和平衡弹簧替代弹性材料，在通过崎岖不平的地方时，同样可以起到保证脚板具有良好的灵活性的作用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。