[发明专利]一种具有缓冲和助推功能的腿足机器人足端设计

说明书

本发明提供了一种具有缓冲和助推功能的腿足机器人足端设计，采用弹簧结构及部件之间的相互配合，以实现增大接触面以及缓冲减震的功能。本发明中，一方面通过弹簧的压缩，扩大足端脚趾接触范围，使机器人保持稳定；另一方面，通过压缩足端掌心，起到缓冲减震的作用，进而增加机器人的使用寿命。本发明在机器人触地过程中可以减小冲击，吸收能量；在离地过程中保持刚性，不影响跳跃能力，从而提高腿足机器人的跳跃能力和环境适应能力。

技术领域

本发明涉及一种用于腿足机器人的足端结构，特别是一种具有缓冲和助推功能的腿足机器人足端结构。

背景技术

腿足式步行具有承载能力高、地形适应性强等优势，是复杂作业环境下的最佳选择，具有广阔的应用前景。与其他地面移动方式相比，足式步行可选择最优足端可达支撑点，越障能力强，移动方向可全方位调整，地形适应能力强，运动灵活性好。但是，尺寸较大的足式机器人体积和质量大，冲击问题对运动平稳性影响显著。因此，如何减小足底与地面接触冲击是足式机器人面临的焦点问题之一。

申请号为201810931856.9，公布日为2018年8月16日的中国发明专利申请《一种机器人足端结构》提供了一种全新的机器人足端结构。但是，现有的足式机器人的足端受力面积小，机器人容易产生打滑现象。特别是在非结构路面上行走时，由于地面凹凸不平，可能导致接触面积进一步减小，严重影响机器人正常工作。而大型足式机器人由于自身重量过大，很难做到精确控制，同时大型足式机器人行走时地面会对足端产生巨大冲击，造成驱动装置或关节连接件的损害，影响精度，减少机器人的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种腿足机器人足端组件，采用弹簧结构及部件之间的相互配合，以实现增大接触面以及缓冲减震的功能。本发明中，一方面通过弹簧的压缩，扩大足端脚趾接触范围，使机器人保持稳定；另一方面，通过压缩足端掌心，起到缓冲减震的作用，进而增加机器人的使用寿命。

本发明的技术方案如下。

本发明一方面提供了一种腿足机器人足端组件，包括腿部连接架、导向式触地推杆，以及缓冲装置；所述缓冲装置与所述腿部连接架、导向式触地推杆相连接，并且具有弹性工作阶段和刚性工作阶段；

其中，当所述腿足机器人足端组件与地面接触时，所述缓冲装置处于刚性工作阶段；当所述腿足机器人足端组件腾空时，所述缓冲装置处于由刚性转换为弹性工作阶段；在所述腿足机器人足端组件下落着地过程中，所述缓冲装置在地面反作用力的作用下由弹性工作阶段转换为刚性工作阶段。

优选地，所述缓冲装置包括：扭簧、挂钩、挂钩支架、压簧、触发弹簧、钢丝绳，以及转轴。

优选地，所述挂钩支架包括：

板状部；

第一筒状部，其位于所述板状部上侧，并限定出朝上的第一内孔；

第二筒状部，其位于所述板状部下侧，并限定出朝下的第二内孔；

第三筒状部，其贯穿所述板状部，并限定出中心孔；

第一限位轴肩，其位于所述第一筒状部的上端外缘。

优选地，所述扭簧的一端固定在所述挂钩支架的板状部上，另一端与所述挂钩的第一连接点连接，所述挂钩通过所述转轴连接在所述挂钩支架的板状部上；所述挂钩的第二连接点与所述钢丝绳的一端连接；

所述的腿部连接架具有第二限位轴肩、弹簧导向轴，以及挂钩台阶；所述腿部连接架的上端用于连接机器人腿部。

优选地，所述的压簧安装在所述挂钩支架的第一内孔中，同时与所述腿部连接架下部的弹簧导向轴配合。

优选地，所述的触发弹簧安装在所述挂钩支架的第二内孔中，其一端与所述第三筒状部贴合，另一端与所述导向式触地推杆贴合。