[发明专利]一种分瓣式十字轴副机械腿足端机构

说明书

本发明公开了一种分瓣式十字轴副机械腿足端机构，包括足端连接机构、弹簧阻尼减震机构、十字轴副转动机构、分瓣式脚掌和足底，分瓣式脚掌通过十字轴副转动机构与足端连接机构连接，足底设置于分瓣式脚掌底部，足端连接机构用于与机器人腿连接，弹簧阻尼减震机构的两端分别与机器人腿和分瓣式脚掌连接。本发明能够增强步行机械系统行进时的稳定性、动力性和平顺性，在不同的路面条件下提供足够的摩擦力和贴合度，同时能够根据需要快速进行足端更换，可用于需要在复杂环境工作的步行机械系统足端机构。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种分瓣式十字轴副机械腿足端机构。

背景技术

目前，机器人按照移动方式可以分为：轮式机器人、履带式机器人、腿足式机器人，轮足式机器人等等。轮式机器人承载能力强，平坦路面上行驶速度快，但是在复杂环境的路面上移动能力较低，越障能力低，因此腿足式机器人在山地、坡地等复杂路面上具有显著的优势。

足端机构能够起到缓冲路面冲击，优化行进步态的作用；现有的足式机器人多数的足端机构采用的圆柱式橡胶足底、平板式足底或爪式足底。其中圆柱式和平板式足底结构简单，适合变化不频繁的路面，但是其提供的附着力不足，遇到路面坚硬障碍物容易引起失稳甚至侧翻，很难使机器人完成直线行走。而爪式结构借助其足端尖锐的形状，使足端扎入地面，完成前进动作，但是难以适应坚硬路面，受土壤性质影响较大，且机构承力能力有限，容易造成足端机构的损坏。

随着机器人技术在各个领域得到应用，在山地、坡地、沙石地等多种复杂路面环境下，对适应其环境的机器人足端机构提出了强烈的需求，因此，本发明有着较广阔的前景。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种分瓣式十字轴副机械腿足端机构，能够增强步行机械系统行进时的稳定性、动力性和平顺性，在不同的路面条件下提供足够的摩擦力和贴合度，同时能够根据需要快速进行足端更换，可用于需要在复杂环境工作的步行机械系统足端机构。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种分瓣式十字轴副机械腿足端机构，包括足端连接机构、弹簧阻尼减震机构、十字轴副转动机构、分瓣式脚掌和足底，分瓣式脚掌通过十字轴副转动机构与足端连接机构连接，足底设置于分瓣式脚掌底部，足端连接机构用于与机器人腿连接，弹簧阻尼减震机构的两端分别与机器人腿和分瓣式脚掌连接。

按照上述技术方案，足端连接机构包括工字型连接块和机器人腿连接块，机器人腿连接块用于与机器人腿连接，机器人腿连接块上设有凹槽，工字型连接块上端设置于机器人腿连接块凹槽内，并工字型连接块通过螺栓与机器人腿连接块连接。

按照上述技术方案，弹簧阻尼减震机构包括弹簧、减振器和减振器安装支座，减振器的上端通过吊耳与机器人腿连接，减振器的下端与减振器安装支座连接，减振器安装支座与分瓣式脚掌连接，弹簧的两端分别与吊耳和减振器安装支座连接。

按照上述技术方案，减振器为可调阻尼减振器。

按照上述技术方案，分瓣式脚掌包括前脚掌钢和后脚掌钢，十字轴副转向机构包括十字轴、前脚掌套筒、后脚掌套筒、前掌限位套筒和后掌限位套筒，十字轴固设于足端连接机构的下端，前脚掌钢和后脚掌钢分别通过前掌限位套筒和后掌限位套筒与前脚掌套筒的外端和后脚掌套筒的外端连接，前脚掌套筒的内端和后脚掌套筒的内端分别套设于十字轴的横轴两侧。

按照上述技术方案，前脚掌钢的前端通过弹簧阻尼减震机构与机器人腿连接。

按照上述技术方案，前脚掌套筒的内圈和后脚掌套筒的内圈均沿周向分布有限位内齿，十字轴的横轴上沿周向分布有限位外齿；

前脚掌套筒的内圈和后脚掌套筒的内圈分别套设于十字轴的横轴上，限位内齿和限位外齿交错分布，使前脚掌钢随前脚掌套筒绕十字轴的横轴在一定限值角度范围内俯仰转动，使后脚掌钢随后脚掌套筒绕十字轴的横轴在一定限值角度范围内俯仰转动。