本發明涉及一種腳蹼可伸縮的機器人腳掌結構，屬于機器人技術領域。

背景技術：

目前，機器人的移動方式主要有輪式、履帶式、腿式。在面對沼澤、沙漠等復雜環境時，機器人對于地形的適應問題尤為突出，腿式機器人的適應能力更強，如果對腿式機器人的腳部結構進行進一步的設計，使與地面更高效地接觸，那么可以更好的防止沉陷。如何對腿式機器人的腳掌、腳趾和腳蹼結構進行針對性的設計和改良，改善機器人的腳部沉陷狀況，是復雜軟土環境下機器人良好運動的重要因素。

技術實現要素：

為了克服現有技術的缺陷，本發明提供一種腳蹼可伸縮的機器人腳掌結構，腳趾結構的俯仰動作可實現抓地效果，腳蹼結構進一步增大了接觸面積，能夠防止機器人腳部過多沉陷，使機器人更加高效地在軟土等環境下行走。

一種腳蹼可伸縮的機器人腳掌結構，包括腳掌基座、腳趾組、齒輪和齒條以及腳蹼，所述腳掌基座為環形結構，所述腳趾組周向設置在腳掌基座四周，所述腳趾組包括可動腳趾和固定腳趾，可動腳趾和固定腳趾間通過腳蹼連接,其中，

所述腳掌基座包括固定塊、腳掌本體、滑塊、腳掌端蓋、腳掌驅動滑塊，所述腳掌本體和腳掌端蓋通過螺紋連接，固定塊與腳掌端蓋通過固定銷固定，滑塊通過滑動銷定位，在腳掌端蓋上分別開設孔和槽，且孔和槽間隔設置，所述固定塊通過固定銷與孔配合固定在腳掌端蓋上，所述滑塊通過滑動銷與槽配合定位在腳掌端蓋上，且所述滑動銷與腳掌驅動滑塊上開設的孔配合定位，所述固定塊和滑塊與腳掌本體間均安裝有滾珠，所述腳掌本體與腳掌驅動滑塊采用螺紋或絲杠連接，所述滑塊驅動電機輸出端通過軸向可移動聯軸器與腳掌驅動滑塊相連，且所述滑塊驅動電機與腳掌本體固連；

所述可動腳趾包括第一腳趾箱、第一腳趾箱蓋、第一錐形軸、第一支架、第一錐形軸驅動電機，所述第一腳趾箱與滑塊之間為鉸鏈連接，第一腳趾箱與第一腳趾箱蓋固連，所述第一錐形軸一端與第一腳趾箱鉸接，另一端與第一支架鉸接，所述第一支架與第一腳趾箱固連，第一錐形軸與第一錐形軸驅動電機輸出端連接，所述第一錐形軸驅動電機與第一腳趾箱固連，第一錐形軸上纏繞腳蹼，并通過第一腳趾箱上設定的縫隙穿出來纏繞在與之為同一腳趾組的固定腳趾中的第二錐形軸上；

所述固定腳趾包括第二腳趾箱、第二腳趾箱蓋、第二錐形軸、第二支架、第二錐形軸驅動電機，所述第二腳趾箱與固定塊之間為鉸鏈連接，所述第二腳趾箱與第二腳趾箱蓋固連，所述第二錐形軸一端與第二腳趾箱鉸接，另一端與第二支架鉸接，所述第二支架與第二腳趾箱固連，第二錐形軸與第二錐形軸驅動電機輸出端連接，所述第二錐形軸驅動電機與第二腳趾箱固連，第二錐形軸上纏繞腳蹼，并通過第二腳趾箱上設定的縫隙穿出來纏繞在與之為同一腳趾組的可動腳趾中的第一錐形軸上；

所述齒輪與可動腳趾中第一腳趾箱固連，所述齒條與腳掌驅動滑塊固連，所述齒輪與齒條嚙合連接。

優選地，所述腳趾組的個數為3～6個。

優選地，所述腳趾組中可動腳趾的個數為1～2個，固定腳趾3的個數為1個。

有益效果：本發明采用一種腳蹼可伸縮的機器人腳掌結構可實現與地面的充分接觸，增加行走的穩定性；可通過電機、齒輪、齒條等協同作用控制腳趾組的角度，實現腳掌的俯仰，使腳掌可以適應復雜的地形；機器人腳趾組之間協同作用可實現抓地效果，并在腳趾組之間設置腳蹼，機器人的腳蹼可于可動腳趾和固定腳趾之間伸縮，進一步增大接觸面積，可減緩土壤的流動，有效地防止機器人腳部沉陷，提高了機器人于軟土環境中的行走能力。

附圖說明

圖1是本發明的初始狀態下的立體結構示意圖；

圖2是本發明的與地面接觸狀態下的立體結構示意圖；

圖3是本發明的腳掌基座裝配剖面示意圖；

圖4是本發明的腳趾端蓋的孔、槽分布示意圖；

圖5是本發明的可動腳趾裝配剖面示意圖；

圖6是本發明的固定腳趾裝配剖面示意圖；

圖7是本發明的腳趾組與腳掌基座連接局部放大示意圖；

圖中：1-腳掌基座，2-可動腳趾，3-固定腳趾，4-齒輪，5-齒條，6-腳蹼；101-固定塊，102-腳掌本體，103-固定銷，104-滾珠，105-滑塊驅動電機，106-滑動銷，107-滑塊，108-腳掌端蓋，109-腳掌驅動滑塊，110-軸向可移動聯軸器；201-第一腳趾箱，202-第一腳趾箱蓋，203-第一錐形軸、204-第一支架，205-第一錐形軸驅動電機；301-第二腳趾箱，302-第二腳趾箱蓋，303-第二錐形軸，304-第二支架，305-第二錐形軸驅動電機。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。

如圖1～7所示，一種腳蹼可伸縮的機器人腳掌結構，包括腳掌基座1、腳趾組、齒輪4和齒條5以及腳蹼6，所述腳掌基座為環形結構，所述腳趾組周向設置在腳掌基座四周，所述腳趾組包括可動腳趾2和固定腳趾3，可動腳趾2和固定腳趾3間通過腳蹼6連接,其中，

所述腳掌基座1包括固定塊101、腳掌本體102、滑塊107、腳掌端蓋（108）、腳掌驅動滑塊109，所述腳掌本體102和腳掌端蓋108通過螺紋連接，用于腳掌本體102和腳掌端蓋108之間的固定塊101和滑塊107的軸向定位，固定塊101與腳掌端蓋108通過固定銷103固定，滑塊107通過滑動銷106定位，在腳掌端蓋108上分別開設孔和槽，且孔和槽間隔設置，所述固定塊101通過固定銷103與孔配合固定在腳掌端蓋108上，所述滑塊107通過滑動銷106與槽配合定位在腳掌端蓋108上，且所述滑動銷106與腳掌驅動滑塊109上開設的孔配合定位，所述固定塊101和滑塊107與腳掌本體102間均安裝有滾珠104，所述腳掌本體102與腳掌驅動滑塊109采用螺紋或絲杠連接，所述滑塊驅動電機105輸出端通過軸向可移動聯軸器110與腳掌驅動滑塊109相連，且所述滑塊驅動電機105與腳掌本體102固連；

所述可動腳趾2包括第一腳趾箱201、第一腳趾箱蓋202、第一錐形軸203、第一支架204、第一錐形軸驅動電機205，所述第一腳趾箱201與滑塊107之間為鉸鏈連接，第一腳趾箱201與第一腳趾箱蓋202固連，所述第一錐形軸203一端與第一腳趾箱201鉸接，另一端與第一支架204鉸接，所述第一支架204與第一腳趾箱201固連，第一錐形軸203與第一錐形軸驅動電機205輸出端連接，所述第一錐形軸驅動電機205與第一腳趾箱201固連，第一錐形軸203上纏繞腳蹼6，并通過第一腳趾箱201上設定的縫隙穿出來纏繞在與之為同一腳趾組的固定腳趾3中的第二錐形軸303上；

所述固定腳趾3包括第二腳趾箱301、第二腳趾箱蓋302、第二錐形軸（303）、第二支架304、第二錐形軸驅動電機305，所述第二腳趾箱301與固定塊101之間為鉸鏈連接，所述第二腳趾箱301與第二腳趾箱蓋302固連，所述第二錐形軸303一端與第二腳趾箱301鉸接，另一端與第二支架304鉸接，所述第二支架304與第二腳趾箱301固連，第二錐形軸303與第二錐形軸驅動電機305輸出端連接，所述第二錐形軸驅動電機305與第二腳趾箱301固連，第二錐形軸303上纏繞腳蹼6，并通過第二腳趾箱301上設定的縫隙穿出來纏繞在與之為同一腳趾組的可動腳趾2中的第一錐形軸203上；

所述齒輪4與可動腳趾2中第一腳趾箱201固連，所述齒條5與腳掌驅動滑塊109固連，所述齒輪4與齒條5嚙合連接。

優選地，所述腳趾組的個數為3～6個。

優選地，所述腳趾組中可動腳趾2的個數為1～2個，固定腳趾3）的個數為1個。

本發明的工作原理如下：

初始狀態為腳掌收縮、腳蹼收縮狀態，如圖1所示，腳趾組a組的可動腳趾2與固定腳趾3并在一起，腳趾組b組的可動腳趾2與固定腳趾3同樣并在一起。在滑塊驅動電機105的作用下，可實現腳趾組的俯仰動作以及腳蹼6的伸縮動作。在機器人腳掌與地面完全接觸時，可實現腳趾組a組中的可動腳趾2可與b組中的固定腳趾3并在一起，如圖2所示。

滑塊驅動電機105作為驅動件，通過軸向可移動聯軸器110帶動腳掌驅動滑塊109運動，由于腳掌驅動滑塊109與腳掌本體102之間為螺紋傳動或絲杠傳動，故腳掌驅動滑塊109既可旋轉，也可沿軸向上下移動。在腳掌驅動滑塊109運動時，其旋轉運動可在滑動銷106的作用下帶動滑塊107沿圓周方向進行轉動從而帶動可動腳趾2旋轉，在可動腳趾2內部的第一腳趾驅動電機205和固定腳趾3內部的第二腳趾驅動電機305共同作用下腳蹼6可實現伸展；其軸向移動可帶動齒條5上下移動，從而帶動齒輪4轉動，使可動腳趾2實現俯仰運動，因可動腳趾2和固定腳趾3間連接有腳蹼6，故亦可帶動固定腳趾3實現俯仰運動。這樣既可實現俯仰固土動作，也可同時實現腳蹼6的伸縮，實現穩定行走。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。