一种机器人柔性足的制作方法

1.本发明涉及仿人机器人领域，尤其涉及一种机器人柔性足。


背景技术：

2.仿人机器人具有适应环境能力强、动作灵活等优点，因此，具有更加广阔的应用和发展前景。
3.仿人机器人要实现高度的灵活性，稳定行走是关键。机器人在行走过程中，地面对机器人的反作用力是影响稳定性的一个重要因素。这就要求机器人的脚底具有顺应地面，并吸收地面冲击的能力。
4.中国专利号cn101402380a发明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压力板，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前段设有脚底前缘斜面，其后端设有脚底后缘斜面，所述的脚底板下面设有防滑减震垫，可实现冲击吸收机构柔性的连续可调。该机构保证了在垂直方向上的减震，但是结构复杂，易产生脚底圆筒与上压板之间卡死。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明提出一种机器人柔性足。
6.为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种机器人柔性足，包括依次首尾相连的踝、足面、第一连接杆、足底和第二连接杆；所述机器人柔性足各部件间形成个连接处，所述个连接处为两处固定连接和三处转动连接。
7.进一步地，所述足面、第一连接杆、足底和第二连接杆中至少有一个为弹性件；所述弹性件与其一端相邻部件固定连接。
8.进一步地，所述足面、第一连接杆、足底和第二连接杆中至少有一个为刚性板；所述刚性板与其一端相邻部件转动连接。
9.进一步地，所述踝设有驱动部，所述驱动部与驱动装置连接。
10.进一步地，所述驱动装置驱动机器人柔性足绕在足部运动副约束下运动。
11.进一步地，所述的足部运动副为踝转动副时，所述驱动装置为一组，通过驱动部的轴孔与踝连接。
12.进一步地，所述的足部运动副为踝球副或十字轴时，所述驱动装置为两组，每组驱动装置均包括驱动单元和与其连接的传动单元；所述传动单元与驱动部通过鱼眼接头或球副连接。
13.进一步地，所述驱动单元为电机，所述传动单元为连杆机构。
14.与现有技术相比，采用了上述技术方案的一种机器人柔性足，具有如下有益效果：
15.1、采用本发明的一种机器人柔性足，结构简洁，加工成本低，易于实现；
16.2、采用本发明的一种机器人柔性足，可以简化为平面四杆机构，且对原材料要求不高，各零件参数易得到，方便机器人的运动学建模和动力学仿真；
17.3、采用本发明的一种机器人柔性足，机器人弹性足触地的冲击有两条传递路径，一条通过第二连接杆，由于转动副的存在，冲击力不能传递到踝，另一条通过弹性板或弹性转动副吸收，可见，本发明所述的机器人弹性足可以较好达到保护驱动装置的效果。
附图说明
18.图1为本发明一种机器人柔性足的结构示意图；
19.图2为本发明机器人柔性足的一组驱动装置的结构示意图；
20.图3为本发明机器人柔性足的两组驱动装置的结构示意图；
21.附图标记：1、踝；2、足面；3、第一连接杆；4、足底；5、第二连接杆；6、驱动装置；7、腿；101、足部运动副；102驱动部。
具体实施方式
22.下面结合实施例和附图对本发明做进一步描述。
23.本发明公开了一种机器人柔性足，包括首尾相连的踝1、足面2、第一连接杆3、足底4和第二连接杆5。所述机器人柔性足各部件(踝1和足面2，足面2和第一连接杆3，第一连接杆3和足底4，足底4和第二连接杆5，第二连接杆5和踝1)间形成5个连接处，所述5个连接处包括两处固定连接和三处转动连接。其中一处固定连接用于弹性板。所述足面2、第一连接部3、足底4和第二连接部5中至少有一个为弹性件。
24.所述踝1上设有驱动部102。所述驱动部102为轴或轴孔与驱动装置6连接。通过驱动装置驱动驱动部102使机器人柔性足绕足部运动副运动，所述的驱动装置用于驱动所述柔性足在足部运动副约束下运动
25.如图2所示，所述的足部运动副101为踝转动副，则机器人的腿部或髋部设置有一组驱动装置6，当驱动装置设于机器人小腿7上并与所述踝转动副同轴布置时，驱动装置直接驱动踝运动；当驱动装置与踝转动副不同轴布置时，驱动装置则通过连杆等传动机构驱动踝运动。
26.如图3所示，所述的足部运动副为踝球副或十字轴8，所述的驱动装置6有两组，每组驱动装置均包括驱动单元和与其连接的传动单元。所述驱动单位为电机。所述传动单元为连杆，与驱动部102通过鱼眼接头或球副连接，实现机器人柔性足的二自由度运动。
27.实施例一
28.如图1所示的一种机器人柔性足，包括依次首尾相连的踝1，足面2，第一连接杆3，足底4，第二连接杆5。所述的足面2为弹性板，一端固定连接所述踝1，另一端与第一连接杆3转动连接；所述足底4一端与第一连接杆3转动连接，足底4另一端与第二连接杆5一端固定连接，所述第二连接杆5与踝1转动连接。
29.实施例二
30.基于实施例一，所述的足面2为弹性板，将足面2与第一连接部3的转动连接改为固定连接。需要指出的是，弹性板无论是固定连接还是转动连接，其连接处均相当于一个转动连接，这样，本方案的三个转动副可以减到两个转动副，被减掉的那个转动副改为固定连
接。
31.实施例三
32.基于实施例一，将所述的弹性板替换为刚性板，即所述足面2采用刚性板。所述足面2的一端通过扭簧转动连接所述踝1，所述足面2的另一端与第一连接杆3转动连接，第一连接杆3与足底4一端转动连接，足底4另一端与第二连接杆5一端固定连接，第二连接杆5与踝1转动连接。
33.以上所述是本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种机器人柔性足，其特征在于：包括依次首尾相连的踝(1)、足面(2)、第一连接杆(3)、足底(4)和第二连接杆(5)；所述机器人柔性足各部件间形成5个连接处，所述5个连接处为两处固定连接和三处转动连接。2.根据权利要求1所述的机器人柔性足，其特征在于，所述足面(2)、第一连接杆(3)、足底(4)和第二连接杆(5)中至少有一个为弹性件；所述弹性件与其一端相邻部件固定连接。3.根据权利要求1所述的机器人柔性足，其特征在于，所述足面(2)、第一连接杆(3)、足底(4)和第二连接杆(5)中至少有一个为刚性板；所述刚性板与其一端相邻部件转动连接。4.根据权利要求1所述的机器人柔性足，其特征在于，所述踝(1)设有驱动部(102)，所述驱动部(102)与驱动装置(6)连接。5.根据权利要求1所述的机器人柔性足，其特征在于，所述驱动装置(6)驱动机器人柔性足绕在足部运动副(101)约束下运动。6.根据权利要求1所述的机器人柔性足，其特征在于，所述的足部运动副(101)为踝转动副时，所述驱动装置(6)为一组，通过驱动部(102)的轴孔与踝(1)连接。7.根据权利要求1所述的机器人柔性足，其特征在于，所述的足部运动副(101)为踝球副或十字轴时，所述驱动装置(6)为两组，每组驱动装置均包括驱动单元和与其连接的传动单元；所述传动单元与驱动部(102)通过鱼眼接头或球副连接。8.根据权利要求7所述的机器人柔性足，其特征在于，所述驱动单元为电机，所述传动单元为连杆机构。

技术总结
本发明公开了一种机器人柔性足，解决了机器人足部刚性触地的问题，所述机器人柔性足包括踝、足面、足底、第一连接部、第二连接部和驱动装置；所述踝设有足部运动副和驱动部；所述踝、足面、第一连接部、足底、第二连接部依次首尾相连，且足面、第一连接部、足底、第二连接部中至少有一个为弹性板，其中弹性板与其一端相邻部件固定连接，使柔性足构成平面四杆机构，所述驱动装置通过作用于驱动部驱动柔性足绕足部运动副运动，达到了机器人足部弹性触地来减小对踝部电机冲击的目的。减小对踝部电机冲击的目的。减小对踝部电机冲击的目的。


技术研发人员：陈令凯 张兰 谢也 孔令雨 黄冠宇 谢安桓 张丹
受保护的技术使用者：之江实验室
技术研发日：2021.12.21
技术公布日：2022/5/6