專利名稱：一種具有緩沖能力的機器人足部的制作方法
技術領域：
本發明涉及機械工程中機器人技術領域，具體是一種具有緩沖能力的機器人足部。
背景技術：
高速、高承載四足步行機器人是模仿四足動物運動形式的特種機器人，該類機器人能夠在復雜的非結構環境中穩定的行走，可以代替人完成許多危險作業，在軍事、礦山開采、核能工業、星球表面探測、消防及營救、建筑業、農林采伐、示教娛樂等行業有著許多潛在的應用前景。長期以來，四足步行機器人技術一直是國內外機器人領域研究的熱點之一。 四足機器人的關鍵技術是行走機構，其行走的速度、穩定性、步態的靈活性直接影響其工作效率。在行走過程中，非結構地面與足部之間產生的沖擊，會使機器人的動態平衡受到干擾，導致步態的不穩定，并且會對機器人內部的精密減速機構、伺服電機、精密傳感器等部件造成損傷。這種沖擊限制了機器人的步行速度、行走步態的連貫性，進而對機器人的平衡控制造成很大的影響。因此，在對機器人足部的設計過程中，足部緩沖環節的設計是很重要的考量因素。經檢索發現，申請號為201010538211. 2的中國發明專利公開了一種六足機器人的足部機構，松軟地面自適應六足機器人足部機構，它涉及六足仿生機器人。特別的，本發明涉及六足仿生機器人的足部機構，其針對于支撐剛度低且分布不均的松軟地面，具有接觸面積大、無相對滑動、地面自適應性高的優點，并能夠根據地面的具體狀況，進行參數調整，使其具有最佳的使用性能。其利用四個螺釘將上部接口與機器人本體相連接。軸承兩端固定，為機構增添一個轉動自由度。連接板的六個光孔沿周向均勻分布，與足底頂端圓柱間隙配合，對足底進行導向。調節螺釘調整足底滑動行程范圍。彈簧作用于連接板和足底之間，緩沖足部機構與地面的沖擊，通過調整彈簧剛度適應不同環境。但該專利僅適用于松軟地面，并且使用過程中需要進行多個彈簧調整，并且其設計對象主要為行走穩定性要求不高的六足機器人，在堅硬路面上容易產生較大的摩擦阻力。

發明內容
本發明針對現有技術中存在的上述不足，提供了一種具有緩沖能力的機器人足部，提高了四足機器人腿部結構的抗沖擊性，減少了機器人運動過程中的震蕩沖擊，同時為下一次邁步積蓄能量，且結構簡單、控制容易，具有高路面適應能力及高緩沖蓄能能力。本發明是通過以下技術方案實現的一種具有緩沖能力的機器人足部，包括滑塊、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、導桿、一級彈簧和半球足，其中，滑塊通過鉸鏈分別與第一連桿和第二連桿相連，第一連桿的末端與第三連桿相連，第二連桿的末端與第四連桿相連，導桿的一端穿過滑塊，導桿的中部與第三連桿和第四連桿的末端相鉸接，導桿的末端通過一級彈簧與半球足相連。在所述第一連桿和第三連桿之間以及第二連桿和第四連桿之間對稱安裝有二級彈簧。所述半球足具有彈性。本發明所提供的具有緩沖能力的機器人足部既可以作為機器人腿部機構的一部分使用，又可以單獨作為緩沖足部機構使用。本發明作為機器人腿部機構的一部分使用時，單只機器人足部通過鉸鏈與機器人腿部以及驅動器相連，本身具有一個自由度。第一連桿和第二連桿張開，帶動第三連桿第四連桿，從而可以提升足部，導桿的作用可以保持半球足的方向始終與腿部的方向一致。此種設計適用于堅硬路面或者規則路面，行走時的沖擊一部分被一級彈簧所抵消，另一部分還可作為能量被儲存，以作為后續行走使用。本發明單獨作為緩沖足部機構使用時，需要在第一連桿和第三連桿之間以及第二連桿和第四連桿之間對稱的加入二級彈簧。此時，兩級彈簧由于剛度不同，可以對不同的路面進行適應，尤其適用于在非結構性路面行走。本發明技術方案所帶來的有益效果如下本發明所采用的足部結構提高了四足機器人腿部結構的抗沖擊性；足部的彈性可以減少機器人運動過程中的震蕩沖擊，同時為下一次邁步積蓄能量，二級緩沖系統的設計具有多種路面自適應的能力。本發明結構簡單、控制容易，具有高路面適應能力及高緩沖蓄能能力，適用于野外復雜的非結構地形條件下的高速、高負載運輸及危險環境下的多足機器人作業。


圖1為本發明結構示意圖。圖中，1為滑塊，2為第一連桿，3為第二連桿，4為第三連桿，5為導桿，6為第四連桿，7為一級彈簧，8為半球足。圖2為本發明實施例結構示意圖。圖中，9為二級彈簧。
具體實施例方式下面對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。如圖1所示，本發明所提供的具有緩沖能力的機器人足部，包括滑塊1、第一連桿 2、第二連桿3、第三連桿4、第四連桿6、導桿5、一級彈簧7和具有彈性的半球足8。其中，滑塊1通過鉸鏈分別與第一連桿2和第二連桿相連3，第一連桿2的末端與第三連桿4相連， 第二連桿3的末端與第四連桿6相連，導桿5的一端穿過滑塊1，導桿5的中部與第三連桿 4和第四連桿6的末端相鉸接，導桿5的末端通過一級彈簧7與半球足8相連。本發明所提供的具有緩沖能力的機器人足部，既可以作為機器人腿部機構的一部分使用，又可以單獨作為緩沖足部機構使用。本發明作為機器人腿部機構的一部分使用時，單只機器人足部通過鉸鏈與機器人腿部以及驅動器相連，本身具有一個自由度。第一連桿2和第二連桿3張開，帶動第三連桿4和第四連桿6，從而可以提升足部，導桿5的作用可以保持半球足8的方向始終與機器人腿部的方向一致。此種設計適用于堅硬路面或者規則路面，行走時的沖擊一部分被一級彈簧7所抵消，另一部分還可作為能量被儲存，以作為后續行走使用。
如圖2所示，本發明單獨作為緩沖足部機構使用時，需要在第一連桿2和第三連桿 4之間以及第二連桿3和第四連桿6之間對稱的加入二級彈簧9。此時，兩級彈簧由于剛度不同，可以對不同的路面進行適應，尤其適用于在非結構性路面行走。
權利要求
1.一種具有緩沖能力的機器人足部，其特征在于，包括滑塊、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、導桿、一級彈簧和半球足，其中，滑塊通過鉸鏈分別與第一連桿和第二連桿相連，第一連桿的末端與第三連桿相連，第二連桿的末端與第四連桿相連，導桿的一端穿過滑塊，導桿的中部與第三連桿和第四連桿的末端相鉸接，導桿的末端通過一級彈簧與半球足相連。
2.根據權利要求1所述的一種具有緩沖能力的機器人足部，其特征在于，在所述第一連桿和第三連桿之間以及第二連桿和第四連桿之間對稱安裝有二級彈簧。
3.根據權利要求1、2所述的一種具有緩沖能力的機器人足部，其特征在于，所述半球足具有彈性。
全文摘要
本發明公開了一種具有緩沖能力的機器人足部，包括滑塊、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、導桿、一級彈簧和半球足，其中，滑塊通過鉸鏈分別與第一連桿和第二連桿相連，第一連桿的末端與第三連桿相連，第二連桿的末端與第四連桿相連，導桿的一端穿過滑塊，導桿的中部與第三連桿和第四連桿的末端相鉸接，導桿的末端通過一級彈簧與半球足相連。本發明所提供的具有緩沖能力的機器人足部，提高了四足機器人腿部結構的抗沖擊性，減少了機器人運動過程中的震蕩沖擊，同時為下一次邁步積蓄能量，且結構簡單、控制容易，具有高路面適應能力及高緩沖蓄能能力。
文檔編號B62D57/032GK102556202SQ201210037659
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月20日 優先權日2012年2月20日
發明者田興華, 金振林, 陳先寶, 高峰, 齊臣坤 申請人:上海交通大學