專利名稱：一種雙足跑步機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙足跑步機器人。
背景技術(shù)：
目前國際上機器人的跑步速度一般在1.3m/s以下，與成人跑步的平均速度4m/s尚有較大差距。這主要是由于機器人要實現(xiàn)快速跑步存在著許多難題有待解決，而機器人跑步時的著地沖擊引起的振動就是亟待解決的難題之一。機器人在跑步過程中，在飛行階段的末端時刻，腳底和地面接觸的瞬間，由于腳掌和地面產(chǎn)生碰撞，其速度瞬間變?yōu)榱?，引起機器人振動，甚至造成機器人失去穩(wěn)定而摔倒。本田公司對ASMO的行走速度與腳板所受地面碰撞沖擊力進行了研究，發(fā)現(xiàn)行走速度在
0.5 lm/s時，腳板所受沖擊力是體重的1.2-1.4倍；2m/s時，沖擊力是體重的1.8倍，由此可見著地沖擊在機器人跑步時對其造成的影響更為嚴(yán)重。相對步行而言，跑步時沖擊力大、緩沖時間短，所以在一步周期內(nèi)將振幅減小到忽略不及的難度更大。從目前國際國內(nèi)研究的發(fā)展趨勢來看，為了保證機器人跑步的穩(wěn)定性，模擬人體腳掌功能的機器人雙足是不可缺少的部件，同時也是機器人的發(fā)展趨勢。目前具有雙足的機器人大多簡化了腳趾關(guān)節(jié)，足部設(shè)計成一整塊的腳掌；跑步過程中大都采取全腳掌同時著地或后腳跟先著地的方式，著地沖擊力較大(一般為機器人自重的1.2倍以上，隨著跑步速度的增大，著地沖擊力也相應(yīng)地增大)，這是影響機器人跑步速度提升的關(guān)鍵問題之一。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種有效降低雙足機器人跑步過程中由于碰撞沖擊而引起的振動，提高雙足機器人的跑步速度、穩(wěn)定性和可靠性的機器人。一種雙足跑步機器人包括腳板、腳趾、鉸鏈、上彈性驅(qū)動器、下彈性驅(qū)動器、直流電機，機器人的腳板和腳趾采用活性連接方式，直流電機通過螺栓固定連接在機器人的腳板上部。所述腳板和腳趾采用的活性連接方式是鉸鏈連接。本實用新型的上彈性驅(qū)動器安裝在腳板和腳趾的上部；下彈性驅(qū)動器安裝在腳板和腳趾的下部。本實用新型采用機器人支撐腳趾先著地的跑步方法，可以緩沖機器人跑步過程中由于碰撞沖擊而引起的振動；通過增加機器人足部的腳趾關(guān)節(jié)，可以模擬長期光腳運動員的跑步運動機理，有效降低雙足機器人跑步過程中由于碰撞沖擊而引起的振動，提高雙足機器人的跑步速度、穩(wěn)定性和可靠性。此外，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、制作成本低，適合在相關(guān)領(lǐng)域中推廣使用。

[0010]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的動作示意圖。圖中:1、腳板；2、腳趾；3、鉸鏈；4、下彈性驅(qū)動器；5、上彈性驅(qū)動器；6、直流電機。
具體實施方式
為使本實用新型的技術(shù)方案和特點更加清楚，下面結(jié)合實施例和附圖，對本實用新型做進一步的詳細說明。在此，以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。如圖1所示，一種雙足跑步機器人包括腳板1、腳趾2、鉸鏈3、上彈性驅(qū)動器5、下彈性驅(qū)動器4、直流電機6，機器人的腳板I和腳趾2采用活性連接方式，直流電機6通過螺栓固定連接在機器人的腳板I上部。所述腳板I和腳趾2采用的活性連接方式是鉸鏈3連接。本實用新型的上彈性驅(qū)動器5安裝在腳板I和腳趾2的上部；下彈性驅(qū)動器4安裝在腳板I和腳趾2的下部。如圖2所示，本實用新型的動作狀態(tài)包括著地階段和緩沖階段。其中，著地階段分為腳趾2著地、腳板I著地和后跟著地，起跳階段包括后跟離地、腳板I離地和腳趾2離地。在著地階段，腳趾I先著地，此時直流電機6驅(qū)動上彈性驅(qū)動器5縮短，產(chǎn)生拉力，該拉力大于下彈性驅(qū)動器4產(chǎn)生的力，從而圍繞鉸鏈3對腳板I形成緩沖力矩，減小著地沖擊力，從而降低著地振動；在起跳階段，直流電機6不驅(qū)動上彈性驅(qū)動器5，使其處于平衡狀態(tài)，不產(chǎn)生力，而下彈性驅(qū)動器4產(chǎn)生拉力，提供彈跳驅(qū)動力矩，有利于機器人速度的提升。顯然，本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本實用新型的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之列。
權(quán)利要求1.一種雙足跑步機器人，其特征在于包括腳板、腳趾、鉸鏈、上彈性驅(qū)動器、下彈性驅(qū)動器、直流電機，機器人的腳板和腳趾采用活性連接方式，直流電機通過螺栓固定連接在機器人的腳板上部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙足跑步機器人，其特征在于腳板和腳趾采用的活性連接方式是鉸鏈連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙足跑步機器人，其特征在于上彈性驅(qū)動器安裝在腳板和腳趾的上部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙足跑步機器人，其特征在于下彈性驅(qū)動器安裝在腳板和腳趾的下部。
專利摘要本實用新型屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙足跑步機器人。本實用新型包括腳板、腳趾、鉸鏈、上彈性驅(qū)動器、下彈性驅(qū)動器、直流電機，機器人的腳板和腳趾采用活性連接方式，直流電機通過螺栓固定連接在機器人的腳板上部。本實用新型采用機器人支撐腳趾先著地的跑步方法，可以緩沖機器人跑步過程中由于碰撞沖擊而引起的振動；通過增加機器人足部的腳趾關(guān)節(jié)，可以模擬長期光腳運動員的跑步運動機理，有效降低雙足機器人跑步過程中由于碰撞沖擊而引起的振動，提高雙足機器人的跑步速度、穩(wěn)定性和可靠性。此外，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、制作成本低，適合在相關(guān)領(lǐng)域中推廣使用。
文檔編號B62D57/032GK203020439SQ20122040572
公開日2013年6月26日 申請日期2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月14日
發(fā)明者徐林森, 馮寶林, 施云高, 魏鮮明, 曹凱, 駱長俊, 趙賢相 申請人:中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院