[发明专利]一种仿生减振缓冲足

说明书

本发明公开了一种仿生减振缓冲足，包括连接块、减振缓冲垫、足底、球盖、钢球和螺钉。本发明源于山羊足蹄匣形态与微观倾斜孔结构在减振缓冲中的作用机理，从山羊蹄匣微观倾斜孔结构考虑，设计了带倾斜孔的减振缓冲垫，起缓冲、减振的作用；从山羊蹄匣形态考虑，足底下表面设计成凸起的倾斜面，通过足底旋转、挤压松软地面起吸收冲击振动的作用。本发明结构简单，有利于降低机器人行走或奔跑过程中受到地面的冲击振动。

技术领域

本发明属于足式机器人领域，特别涉及足式机器人的仿生减振缓冲足，可用于降低地面冲击振动对足式机器人上部主动控制及其机身的影响。

背景技术

足式机器人的灵活行动能力与强适应环境能力是轮式机器人无可比拟的，因此其具有十分广泛的应用前景。但是足式机器人在行走的过程中，足端受到地面的振动冲击，会影响各个主动控制元器件，例如传感器、伺服驱动部件等。为了抑制地面冲击振动对足式机器人的行走稳定性影响，目前国内外有如下几种主要方法：一是模拟仿造动物脚底的柔性支撑。采用如橡胶等具有一定阻尼的弹性体，通过柔性足垫来吸收冲击振动能量，虽然具有一定的缓冲作用，但由于橡胶等弹性体是非线性材料，对主动控制的关节将产生非线性的旋转运动，在关节主动控制上带来了困难。二是采用力矩补偿控制法。如根据肌肉的弹性变化的特征，在摆动脚落地时采用力位混合控制，借此来降低脚部与地面的冲击力。但是在路面情况比较复杂的情况下，其计算量也十分巨大，对控制形成较大的困难。三是运动控制法。该方法模拟脚底一半先着地，之后逐步过渡至另一半，如HONDA足式机器人是通过计算摆动脚和身体之间的相对位置，来控制落地时的位置，以此缓冲地面的冲击力。但是关节各部件相互的耦合关系，会造成碰撞现象，难以保证运动精度。

因此研发一种能够有效吸收冲击振动能量，并且对其余关节及其机身运动影响较小的减振足，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明是为了解决地面冲击振动对足式机器人各关节及其机身的振动影响，提高足端冲击振动吸收能力，而提供一种具有良好减振缓冲能力的仿生减振缓冲足。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种仿生减振缓冲足，包括连接块、减振缓冲垫和足底，减振缓冲垫由弹性材料加工而成，减振缓冲垫的上下表面分别与连接块和足底粘结在一起，减振缓冲垫套在足底外周，连接块下部插入足底内圆柱孔，且连接块与足底内圆柱孔通过钢球滚动连接。

进一步地，所述仿生减振缓冲足还包括球盖，球盖与连接块底部通过螺钉连接，钢球安装在连接块和球盖之间形成的环形钢球槽内，使足底内圆柱面与钢球进行点接触。

进一步地，所述减振缓冲垫呈圆环柱型，减振缓冲垫圆环周上分布有多个间距相等且与圆环经线成一定角度倾斜设置的贯穿孔。

进一步地，所述足底底部设有足底凸起，足底凸起底部加工有扇叶结构，且各扇叶叶片设有倾斜面，所述倾斜面的轮廓曲线由山羊蹄匣的轮廓线拟合而成。

本发明的优点在于：可用于足式机器人足部设计，在机器人行走和奔跑过程中，通过仿生减振缓冲足的减振缓冲垫的变形和足底的旋转吸收部分冲击振动。其次在松软地面足底旋转过程中下表面的倾斜面会挤压泥土，使泥土层发生形变而吸收冲击振动的能量。从而降低地面冲击振动对上部主动控制及其机身的影响，实现冲击振动削弱效果。

附图说明

图1是本发明的一种仿生减振缓冲足的正视图：

图2是本发明的一种仿生减振缓冲足的剖视图：

图3是本发明的一种仿生减振缓冲足的仰视图：

图4是本发明的足底凸台叶片倾斜面受力分析简图：

图5是为本发明的立体图。

图6是为本发明的立体图。

图中：