[实用新型]一种足式机器人足端负载模拟系统

说明书

一种足式机器人足端负载模拟系统，包括两套液压驱动单元、切换加载装置、竖直移动装置、水平移动装置、固定装置。其中液压驱动单元提供负载模拟系统为移动提供动力。切换加载装置由足端连接件与足端固定座组成，当足端连接件与足端连接实现固连加载。当卸除足端连接件与足端固定座可实现无固连的加载效果。竖直移动装置由竖直移动上板、槽钢、竖直移动下板、LM光轴、直线滚珠导套、LM光轴支撑组成，竖直移动主要靠光轴在直线滚珠导套中的上下移动。水平移动装置由水平移动底板、滚珠滑块和水平移动导轨等组成，水平运动通过滚动滑块沿着水平移动导轨水平滑动。固定装置包括竖直缸尾固定座、滑轨、底板、膨胀螺栓等，起到一定固定支撑作用。

技术领域

本发明涉及一种足式机器人足端负载模拟系统，尤其涉及一种模拟足式机器人接触的不同环境结构的地面的负载模拟系统，属于模拟平台技术领域。

背景技术

近年来，随着国外军用足式机器人BigDog、PETMAN等的公开，我国也开始高度重视该类足式仿生机器人的研究。为了更好的在实验室中测试该类足式机器人的运动性能，足式机器人足端负载模拟系统不可或缺。

足式机器人整体的运动性能受每条腿的控制性能影响，而足式机器人腿部结构有不同型号、采用的控制方法也不尽相同，为了研究足式机器人单腿采用不同结构、控制方法对其性能的影响，评价其性能优良，需要进行大量实验，一般有两种方法：实物测试即足式机器人在不同结构的地面上实地进行行走、跑步等实验，这种方法实验效果受到多因素影响且造价较高；地面模拟即用通过地面模拟设备复现机器人单腿在运动过程中受到的来自地面的载荷，这种方法可靠性高且经济方便。因此为了能较为真实地模拟出室外不同环境结构的地面对机器人单腿控制的影响，有必要搭建负载模拟实验台，从而满足在实验室条件下进行的机器人单腿控制方法研究。

国内尚未查到针对足式机器人足端的负载模拟系统，已有的液压缸负载模拟装置(CN103775437A)为两缸通过拉压力传感器固连在一起，只能实现单方向的加载。电机/气液负载模拟器系统(CN103544872A)为利用气缸和液压缸串联利用曲柄摇杆机构对舵片进行加载，只能实现单方向的力加载。

本发明足式机器人足端负载模拟系统由两套液压驱动单元、切换加载装置、竖直移动装置、水平移动装置及固定装置等设备组成，竖直移动装置与水平移动装置都采用液压驱动单元来驱动进行上下左右运动，竖直移动装置固连着水平移动装置，可实现上下移动带动水平移动装置，左右移动带动竖直移动装置。切换加载装置可与足式机器人足端分离或固连在一起进行加载。这套系统就实现模拟不同接触面的要求。

发明内容：

(1)发明目的：

本发明的目的是提供一种足式机器人足端负载模拟系统，该系统可以实现水平和竖直方向的加载，并可与足式机器人足端分离进行加载或固连在一起进行加载。该系统主动加载可实现模拟多种不平度的路面或进行振动实验，被动加载可实现模拟不同刚度和阻尼的地面环境，如沙地、水泥地、沼泽地等。

(2)技术方案：

本发明为一种足式机器人足端负载模拟系统，主要包括两套液压驱动单元、切换加载装置、竖直移动装置、水平移动装置及固定装置。

切换加载装置使用时，连接竖直移动装置与足式机器人足端，使两者固连在一起进行加载，拆除切换加载装置，可使足式机器人足端分离进行加载。竖直运动装置与水平移动装置之间通过直线滚珠导套与光轴，使两者之间能产生竖直方向移动，液压驱动单元A两端分别连接竖直运动装置与水平移动装置，来驱动竖直移动装置的上下运动。水平移动装置与固定装置之间通过滚珠滑块及导轨，使两者之间能产生水平方向移动，液压驱动单元B两端分别连接水平移动装置与固定装置，来驱动水平移动装置的水平运动。通过控制两个液压驱动单元的运动，来实现对足式机器人足端的不同加载运动。