一种自适应多种地面的旋开式四足机器人足垫的制作方法

本实用新型涉及一种足式机器人足垫，具体涉及一种自适应多种地面的旋开式四足机器人足垫。

背景技术：

机器人足垫直接与地面作用，影响机器人行走时的步态稳定性、通过性和灵活性，应能适应复杂地面环境。如：机器人从硬路面到松软沙土路面时，希望足垫触地面积增大，从而减小下陷和滑移。传统机器人足垫的设计方案通常采用刚体结构，刚性机器人足垫通常不具备应对复杂地面变化的姿态调整能力。当机器人在松软沙地中行走时很容易沉陷到沙土之中，从而影响足式机器人行走时的步态稳定性和通过性，甚至影响机器人寿命等。综上，传统刚性结构机器人足垫不能及时对复杂地面做出相应的姿态调整，影响机器人对复杂地面的适应能力，所以自适应多种地面条件的机器人足垫的设计尤为重要。

鉴于目前机器人发展状况，有些足式机器人足垫采用高仿真机械足垫，虽然高仿真机械足垫功能齐全，但这种足垫设计方案不论是成本还是加工工艺都有极高的要求，而且往往配有动力源，增加了机器人的控制模块的难度。另外，机器人足垫往往会接触恶劣环境，如沙土的侵蚀，硬地面的冲击，故对机器人足垫控制器等部分的维护也有很高的要求，如此，便不适用于普通足式机器人。而本实用新型的机器人足垫结构简单，可移植性好，自适应能力强，便于维护与更换，适用范围广泛。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种自适应多种地面的旋开式四足机器人足垫，通过松软地面作用于开关，使拓展叶片旋开，从而增大足垫-地间接触面积，防止机器人在松软地面行走时的下陷和滑移，并在两种复位弹簧的作用下，根据机器人足垫-地间接触力大小自主调节接触面积，以解决上述问题。

本实用新型包括旋转盘、开关、拓展叶片、机架、开关复位弹簧、弹簧挂钩、拓展叶片复位弹簧和硬地面着陆足垫；

所述的开关为圆柱凸轮状，安装在旋转盘下方，与旋转盘以六角铆接，可带动旋转盘旋转并可相对于旋转盘做线性往复运动；

所述的硬地面着陆足垫与机架底端刚性连接，作为与硬地面接触的足底，当机器人行走在硬地面时，避免由于地面不平而误触发开关，且能够保护开关，硬地面着陆足垫为网结构，当机器人行走在松软沙地时，能够使沙地透过硬地面着陆足垫触碰开关使之作用，当机器人足离地时，可滤去多余沙土，避免沙土储存于开关附近，从而使开关运动平顺；

所述的机架用于固定和连接各机构，并可作为机器人行走在硬地面时的足端，还可辅助拓展叶片的旋开；

所述的拓展叶片复位弹簧为拉力弹簧，每个拓展叶片和机架之间均通过弹簧挂钩勾挂拓展叶片复位弹簧；拓展叶片复位弹簧的作用是：拓展叶片在旋开和闭合的过程中，能使拓展叶片始终紧贴机架，并能在自身拉力作用下辅助拓展叶片的闭合；

所述的拓展叶片，多个拓展叶片旋转地安装在旋转盘上，当旋转盘转动时，在机架和拓展叶片复位弹簧的共同作用下，拓展叶片能紧紧贴靠机架旋开，拓展叶片的作用是：当旋转盘带动拓展叶片运动时，拓展叶片在机架和拓展叶片复位弹簧的作用下旋开，可作为增大足垫-地接触面积的主要机构；

所述的旋转盘安装在机架上，并与多个拓展叶片连接，旋转盘作用是：在开关的带动下可相对于机架做回转运动，能够带动多个拓展叶片展开，而当机器人行走在松软地面时，旋转盘可作为松软地面触地足端的一部分；

所述的弹簧挂钩，多个弹簧挂钩固定在机架和拓展叶片上，弹簧挂钩的作用是：在拓展叶片旋开的过程中，能够使拓展叶片紧贴机架，而在拓展叶片闭合的过程中，也能使拓展叶片紧贴机架，以保证机器人足拓展叶片旋开和闭合运动的平顺。

本实用新型的工作过程和原理：

当机器人行走在硬地面时，由机架和硬地面着陆足垫作为触地足端；而当机器人行走在松软沙地面时，硬地面接触足端和硬地面着陆足垫沉陷到沙土中，而松软沙土透过网结构的硬地面着陆足垫压迫开关，由于开关设为圆柱凸轮状，可使开关一边做线性运动缩到旋转盘中，同时开关内的开关复位弹簧压缩，一边相对机架做回转运动；由于开关与旋转盘之间用六角铆接，在开关做回转运动的同时带动旋转盘转动；多个拓展叶片可旋转地安装在旋转盘上，当旋转盘做回转运动时，在机架和拓展叶片复位弹簧的作用下，拓展叶片紧贴机架，缓缓旋开，从而增大足垫-地间接触面积；当机器人足离开松软地面时，足垫-地间接触力减小，在开关复位弹簧的作用下，开关相对于机架缓缓伸出并做回转运动，从而带动旋转盘回转，在拓展叶片复位弹簧的拉力作用下，拓展叶片紧贴机架缓缓收起，从而减少机器人足垫-地接触面积，并提高机器人行走的灵活性。

本实用新型的有益效果为：

1、根据地面类型和机器人足垫-地间接触力自主调节与足垫接触面积，接触力大时，足垫-地间接触面积增大，反之相反。

2、当足式机器人行走在凹凸不平的硬地面时，在硬地面着陆足垫的作用下，可保护开关，避免石子等坚硬物体误触开关。由于硬地面着陆足垫设计为网结构，当机器人行走于沙地并多次触发开关时，可将多余沙土过滤，避免沙土储存于开关附近，从而造成机构运作不平顺。

3、当机器人行走于松软地面时，机器人足垫-地接触力大小控制足垫-地间接触面积，当足离开地面时，足垫-地间接触力减小，足的面积自动减小，能够保证机器人腿部运动灵活性，从而有利于机器人的行走。

附图说明

图1为本实用新型旋开时的立体示意图。

图2为本实用新型闭合时的立体示意图。

图3为本实用新型的立体分解示意图一。

图4为本实用新型的立体分解示意图二。

图5为本实用新型的剖视图。

图6为本实用新型的开关、旋转盘和开关复位弹簧结合的剖视图。

图7为本实用新型的拓展叶片立体示意图。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，本实用新型包括旋转盘1、开关2、拓展叶片3、机架4、开关复位弹簧5、弹簧挂钩6、拓展叶片复位弹簧7和硬地面着陆足垫8；

所述的开关2为圆柱凸轮状，安装在旋转盘1下方，与旋转盘1以六角铆接，可带动旋转盘1旋转并可相对于旋转盘1做线性往复运动；

所述的硬地面着陆足垫8与机架4底端刚性连接，作为与硬地面接触的足底，当机器人行走在硬地面时，避免由于地面不平而误触发开关2，且能够保护开关2，硬地面着陆足垫8为网结构，当机器人行走在松软沙地时，能够使沙地透过硬地面着陆足垫8触碰开关使之作用，当机器人足离地时，可滤去多余沙土，避免沙土储存于开关2附近，从而使开关2运动平顺；

所述的机架4用于固定和连接各机构，并可作为机器人行走在硬地面时的足端，还可辅助拓展叶片3的旋开；

所述的拓展叶片复位弹簧7为拉力弹簧，每个拓展叶片3和机架4之间均通过弹簧挂钩6勾挂拓展叶片复位弹簧7；拓展叶片复位弹簧7的作用是：拓展叶片3在旋开和闭合的过程中，能使拓展叶片3始终紧贴机架4，并能在自身拉力作用下辅助拓展叶片3的闭合。

所述的拓展叶片3，多个拓展叶片3旋转地安装在旋转盘1上，当旋转盘1转动时，在机架4和拓展叶片复位弹簧7的共同作用下，拓展叶片3能紧紧贴靠机架4旋开，拓展叶片3的作用是：当旋转盘1带动拓展叶片3运动时，拓展叶片3在机架4和拓展叶片复位弹簧7的作用下旋开，可作为增大足垫-地接触面积的主要机构；

所述的旋转盘1安装在机架4上，并与五个拓展叶片3连接，旋转盘1作用是：在开关2的带动下可相对于机架4做回转运动，能够带动多个拓展叶片3展开，而当机器人行走在松软地面时，旋转盘1可作为松软地面触地足端的一部分；

所述的弹簧挂钩6，多个弹簧挂钩6固定在机架4和拓展叶片3上，弹簧挂钩6的作用是：在拓展叶片3旋开的过程中，能够使拓展叶片3紧贴机架4，而在拓展叶片3闭合的过程中，也能使拓展叶片3紧贴机架4，以保证机器人足拓展叶片3旋开和闭合运动的平顺。

本实施例的工作过程和原理：

当机器人行走在硬地面时，由机架4和硬地面着陆足垫8作为触地足端；而当机器人行走在松软沙地面时，硬地面接触足端和硬地面着陆足垫8沉陷到沙土中，而松软沙土透过网结构的硬地面着陆足垫8压迫开关2，由于开关2设为圆柱凸轮状，可使开关2一边做线性运动缩到旋转盘1中，同时开关2内的开关复位弹簧5压缩，一边相对机架4做回转运动；由于开关2与旋转盘1之间用六角铆接，在开关2做回转运动的同时带动旋转盘1转动；多个拓展叶片3可旋转地安装在旋转盘1上，当旋转盘1做回转运动时，在机架4和拓展叶片复位弹簧7的作用下，拓展叶片3紧贴机架4，缓缓旋开，从而增大足垫-地间接触面积；当机器人足离开松软地面时，足垫-地间接触力减小，在开关复位弹簧5的作用下，开关2相对于机架4缓缓伸出并做回转运动，从而带动旋转盘1回转，在拓展叶片复位弹簧7的拉力作用下，拓展叶片3紧贴机架4缓缓收起，从而减少机器人足垫-地接触面积，并提高机器人行走的灵活性。