CN102001370B - 六足机器人的足部机构 - Google Patents

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Abstract

松软地面自适应六足机器人足部机构，它涉及六足仿生机器人。特别的，本发明涉及六足仿生机器人的足部机构，其针对于支撑刚度低且分布不均的松软地面，具有接触面积大、无相对滑动、地面自适应性高的优点，并能够根据地面的具体状况，进行参数调整，使其具有最佳的使用性能。其利用四个螺钉将上部接口(2)与机器人本体相连接。轴承(2)两端固定，为机构增添一个转动自由度。连接板(6)的六个光孔沿周向均匀分布，与足底顶端圆柱间隙配合，对足底进行导向。调节螺钉(5)调整足底滑动行程范围。弹簧(7)作用于连接板(6)和足底(8)之间，缓冲足部机构与地面的冲击，通过调整弹簧刚度适应不同环境。

Description

六足机器人的足部机构
技术领域
本发明涉及六足仿生机器人。特别的，本发明涉及六足机器人的足部机构，其针对于支撑刚度低且分布不均的松软地面，具有接触面积大、地面自适应性高的优点。同时，该机构能够根据地面的具体状况，进行参数调整，使其具有最佳的使用性能。
技术背景
六足机器人作为仿生机器人的重要组成部分，其灵活稳定、非连续支撑的运动特点在复杂未知的非结构化作业环境中体现出良好的环境适应能力。与轮式或履带式机械相比，六足机器人在超过地球陆地表面50％的山丘和沼泽中具有更好的运动性能。足部机构作为六足机器人的关键部件之一，其设计的好坏对机器人整体性能具有重大影响。通常，足部机构一般具有球形或者椭球形脚掌，从而实现足部与地面的在一定范围内的点接触，如斯坦福大学的KOLT机器人。这类机构具有以下缺点：1)脚掌与地面接触为点接触，接触面积小，抗磨损性能差。2)考虑到自然界动物的多趾足掌，该类机构过于简化，性能损失严重。3)在非结构化表面，尤其是松软不平整表面上，椭球形脚掌适应性弱，接触可靠性低。由于上述缺点，现有的机构对足式机器人性能的发挥产生了一定的限制作用，需要设计一种高性能的足部机构满足足式机器人技术发展的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种六足机器人的足部机构，它具有地面适应性好、结构紧凑、接触面积大的特点。因而它能够有效地提高足式机器人的性能。
六足机器人的足部机构，它包括一个上部接口2、一个深沟球轴承1、多个螺钉3、一个上挡板4、六个调节螺钉5、一个连接板6、六个弹簧7、六个足底8、一个下挡板9、一个固定螺钉10以及防松垫片11组成，所述连接板6具有六个突出部，所述足部机构的上部接口2与机器人本体相连接，固定螺钉10与垫片11、下挡板9联合使用，与上部接口2相连，固定深沟球轴承1的内圈，连接板6、上挡板4、螺钉3联合使用，固定深沟球轴承1的外圈，连接板6的六个光孔沿周向均匀分布，与足底顶端圆柱间隙配合，对足底进行导向，调节螺钉5调整足底滑动行程范围，弹簧7作用于连接板6和足底8之间，缓冲足部机构与地面的冲击。
连接板6外形为十二个半圆弧依次相切，分布有六个光孔为导向孔，且轴向均布。
附图说明
图1足部机构的轴测图。
图2是图1的剖视图。
具体实施方式
本发明由上部接口2、深沟球轴承1、螺钉3、上挡板4、调节螺钉5、连接板6、弹簧7、足底8、下挡板9、固定螺钉10、防松垫片11组成。上部接口2具有四个通孔，作为与六足机器人躯干连接的接口。其底部与深沟球轴承相配合，使足部机构在与地面接触的同时，机器人躯干仍然可以无障碍的转动，从而实现向前运动。固定螺钉10，与垫片11、下挡板9联合使用，与上部接口2相连，固定轴承1内圈。轴承1安装在连接板6内部，通过螺钉3、上挡板4与连接板6相连接，因而轴承工作在两端固定状态。连接板6周向均匀分布着六个光孔，其目的是对足底8起到导向作用。足底8顶端为光滑圆柱，与光孔间隙配合，能够顺利的滑动，进而能够适应不平整地面，同时顶端开有螺纹孔，通过调节螺钉5调节足底最大滑动行程，可以满足不同地面情况的需求。弹簧7套在连接板6和足底8之间，缓冲足部与地面接触时的冲击。本足部机构在工作中，由于地面具有一定的不平整程度，六个足底所在的地面处高低不等，弹簧7能够自动调整收缩量，使机构具有很好的适应性。轴承1为该机构增添一个转动自由度，在理论上可以实现机器人运动过程中足底与地面保持静止的要求，因而有效降低机构磨损。
足部机构利用四个螺钉将上部接口2与机器人本体相连接，该种通用连接方式可以方便的将不同用途的足部机构与机器人相连接从而适应不同的环境。固定螺钉10，与垫片11、下挡板9联合使用，与上部接口2相连，固定轴承1内圈。连接板6、上挡板4、螺钉3联合使用，固定轴承2外圈。轴承2为深沟球轴承，需要支撑机器人的重力。连接板6的六个光孔沿周向均匀分布，与足底顶端圆柱间隙配合，对足底进行导向。该配合需要保证良好的配合精度。调节螺钉5调整足底滑动行程范围。弹簧7作用于连接板6和足底8之间，缓冲足部机构与地面的冲击，可以通过调整弹簧刚度适应不同环境。

Claims (1)

1.六足机器人的足部机构，它包括一个上部接口(2)、一个深沟球轴承(1)、多个螺钉(3)、一个上挡板(4)、六个调节螺钉(5)、一个连接板(6)、六个弹簧(7)、六个足底(8)、一个下挡板(9)、一个固定螺钉(10)以及防松垫片(11)组成；其特征在于，所述连接板(6)具有六个突出部，所述足部机构的上部接口(2)与机器人本体相连接，固定螺钉(10)与垫片(11)、下挡板(9)联合使用，与上部接口(2)相连，固定深沟球轴承(1)的内圈，连接板(6)、上挡板(4)、螺钉(3)联合使用，固定深沟球轴承(1)的外圈，连接板(6)的六个光孔沿周向均匀分布，与足底顶端圆柱间隙配合，对足底进行导向，调节螺钉(5)调整足底滑动行程范围，弹簧(7)作用于连接板(6)和足底(8)之间，缓冲足部机构与地面的冲击。
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