[发明专利]一种自除雪功能的重载野外机器人雪地足底面

说明书

本发明属于机器人技术领域，提出了一种自除雪功能的重载野外机器人雪地足底面。该足底面包括足底板和弧状橡胶足面，足底板部分布置有交叉排布足钉以实现雪地抓地功能；弧状橡胶足面十字交叉布置于足面表面，增加传统钉式足面的接触面积，从而增加足面摩擦力，且增加足面弹性。自动除雪压缩弹簧布置于橡胶内部的足钉上，足钉对弹簧起导向作用，在足钉外表面，压缩于足底板和弧状橡胶足面之间。橡胶足面发生凹陷时，凹陷面会有积雪且不易清除，而当足面抬起时，橡胶内部布置的压缩弹簧会对橡胶足面给予向外的作用力，使橡胶足面凸起，自动除去凹陷足面内积雪。该足底面机构可以满足积雪路面重载行进要求，具有较好的灵活性和高适应性。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种自除雪功能的重载野外机器人雪地足底面。

背景技术

随着机器人行业技术的不断发展，机器人的形态也在不断升级、进化，其中，足式机器人由于强机动性以及对各种地形、各种路况的高适应性而存在极大的优势与发展应用前景。在这些错综复杂的环境地形中，冰雪路面在很多种情况下是存在的，在雪地中重载行进成为一大难题。当机器人在冰雪路面上行驶时，如采用常规平滑足面，足底与雪地湿滑路面易打滑，无法保证正常行走，若采用钉式足面或花纹足面，足钉间隙或花纹凹面容易积雪，且无法自行清除，会大大降低相关足面的抓雪性能，同时行驶中如果不及时清理钉间隙或足底花纹缝隙中的积雪，会造成积雪累积从而导致行进过程中出现打滑甚至会导致机器人产生倾覆等重大安全事故。如何在积雪结冰路面重载情况下保持稳定爬行和奔跑状态，其足面结构的设计面临重大挑战。

近年来，各种各样的多足机器人的足底结构相继问世。美国波士顿公司开发的四足军用机器人“Bigdog”，其足部结构为圆弧面，并设计有凸起和花纹，保证灵活自由度的同时增大摩擦力，具有超强环境适应能力，在山地、砂石、冰雪等路面，都能自如行走。但是，其足底不具有清除积雪结构，因此在长时间工作状态下会使防滑性能大大降低。另外，该四足机器人在松软地面或者沼泽等环境工作时，极易陷入其中，增加行走困难。

美国国家航空和宇宙航行局研制的机器人“ATHLETE”具有很强的爬坡能力和越障能力。其足部结构为轮足式，当在平坦路面上时，其车轮可使机器人快速行进；当在崎岖不平路面上时，其灵活的6个足部可以应付各种地形。但是在冰雪路面行进时其防滑性能较差，性能降低，不能满足高速前进和重载要求。

英国朴次茅斯大学研究人员以螃蟹和蜘蛛为仿生对象，研发出八足机器人“RobugⅢ”负载能力可达100kg。其足部采用了真空吸盘结构，具有极强的环境适应能力，能够攀越很大的障碍物，在竖直的墙壁上行走，甚至对于表面像砖块一样粗糙的墙壁也能爬行。但对于冰雪路面这种复杂路面情况不能提供平整的吸附平面导致其适应力较差。

由于在多种环境条件下均存在冰雪路面，且因其恶劣环境对机器人的强烈需要，设计一种可以在冰雪路面长时间工作且满足重载要求的足面机构极其必要。

发明内容

针对目前足式机器人领域缺少对冰雪路面具有较好适应性且满足重载要求的足面机构的现状，为克服现有技术的不足，提出一种自除雪功能的重载野外机器人雪地足底面，其为钉式和橡胶相组合的足面，且具有内嵌弹簧，实现自动除雪功能。该足底面机构可以满足积雪路面重载行进要求，具有较好的灵活性和高适应性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种自除雪功能的重载野外机器人雪地足底面，包括足底板1和弧状橡胶足面3；足底板1布置有交叉排布的足钉2，用以实现雪地抓地功能；弧状橡胶足面3呈十字交叉状，增加传统钉式足面的接触面积，从而增加足面摩擦力，且增加足面弹性，弧状橡胶足面3上开有若干通孔，用于足钉2通过；弧状橡胶足面3粘结于足底板1上，二者间间内嵌弹簧4，弹簧4套于足钉2上。足钉2对弹簧4起导向作用，压缩于足底板1和弧状橡胶足面3之间。内嵌弧状橡胶足面3发生凹陷时，凹陷面会有积雪且不易清除，易造成足面雪地打滑，而当足底抬起时，弧状橡胶足面3内部布置的压缩弹簧会对橡胶足面给予向外的作用力，使弧状橡胶足面3凸起，自动除去凹陷足面内积雪。