本發(fā)明涉及一種具有地形自適應(yīng)能力的腿式機(jī)器人腳裝置，屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，室內(nèi)機(jī)器人技術(shù)已發(fā)展的比較成熟；但是野外機(jī)器人，由于需要在沼澤、沙漠等承載能力較差、地形比較復(fù)雜的軟土環(huán)境下作業(yè)，所以相比室內(nèi)機(jī)器人來言，野外機(jī)器人需要進(jìn)一步研究機(jī)器人與地面直接接觸的腳部裝置，使之能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的地形；目前野外機(jī)器人主要是采用履帶式的腳部裝置，雖然提高了機(jī)器人對各種復(fù)雜地形的適應(yīng)能力，但是相比腿式機(jī)器人，履帶式機(jī)器人存在較為笨重，靈活性較差等缺點(diǎn)；因而需要設(shè)計(jì)一種能夠使得腿式機(jī)器人適應(yīng)各種復(fù)雜地形的機(jī)器人腳裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，設(shè)計(jì)一種自適應(yīng)腿式機(jī)器人腳裝置，能夠使得機(jī)器人自適應(yīng)各種地形、改善腳底支撐環(huán)境以及提高機(jī)器人轉(zhuǎn)向和行走的穩(wěn)定性，使其能夠在復(fù)雜的地形環(huán)境下高效、穩(wěn)定的行走。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種自適應(yīng)機(jī)器人腳裝置，用于連接到機(jī)器人腿上，包括：

腳掌結(jié)構(gòu)、腳踝結(jié)構(gòu)以及腳趾結(jié)構(gòu)；

所述腳掌結(jié)構(gòu)包括上腳板和下腳板；所述下腳板上設(shè)有若干活塞孔；所述上腳板套裝在下腳板的上部，內(nèi)部是密閉腔體并充滿液壓油；

所述腳趾結(jié)構(gòu)包括活塞、活塞桿、腳趾瓣和阻尼器；所述活塞插入下腳板的活塞孔中，所述活塞桿的頂部連接活塞，底部連接若干腳趾瓣，所述活塞桿能夠沿著活塞孔往復(fù)運(yùn)動，以實(shí)現(xiàn)腳趾結(jié)構(gòu)相對于腳掌結(jié)構(gòu)做伸縮運(yùn)動，所述活塞桿、腳趾瓣和阻尼器兩兩鉸接，所述每個(gè)腳趾瓣之間通過腳蹼相互粘接；

所述腳踝結(jié)構(gòu)包括固定支架、氣缸、腳踝殼以及腳踝芯；所述腳踝殼和固定支架固接在上腳板上，所述腳踝芯嵌套于腳踝殼內(nèi)，所述腳踝殼上設(shè)置一個(gè)氣缸孔一，所述腳踝芯設(shè)置若干氣缸孔二；所述氣缸一端連接在固定支架氣缸上，另一端插入氣缸孔一和氣缸孔二中，氣缸通過與腳踝殼和腳踝芯表面的氣缸孔相配合來控制機(jī)器人的轉(zhuǎn)向。

上述腳趾瓣上開有濾水孔，濾水孔中含有濾水網(wǎng)，可以排出腳趾結(jié)構(gòu)下的水。

上述腳踝殼為碗狀結(jié)構(gòu)，上部設(shè)置一個(gè)柱孔，所述腳踝芯包括一個(gè)嵌套在腳踝殼內(nèi)的碗狀結(jié)構(gòu)的芯座和柱狀結(jié)構(gòu)的芯桿，所述芯桿穿出柱孔。

上述腳踝芯的底部還設(shè)置一個(gè)彈性墊，腳踝芯能夠局部壓縮彈性墊，與腳掌結(jié)構(gòu)發(fā)生一定角度的傾斜。

本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：

通過上述結(jié)構(gòu)形成的機(jī)器人腳，可以安裝在機(jī)器人腿部，當(dāng)其與地面接觸后腳趾瓣受力打開阻尼器阻止其打開，可以限制土壤的流動，起到固土的作用，活塞桿受力沿著活塞孔收縮，擠壓液壓油，液壓油擠壓受力較小或未受力的活塞桿，使之伸出，以適應(yīng)各種地形，腳掌下的水會從濾水孔中排出，從而起到改善腳底的支撐環(huán)境的作用；當(dāng)腳掌發(fā)生傾斜時(shí)，腳踝芯會局部壓縮彈性墊使得機(jī)器人保持豎直的姿態(tài)，以提高行走的穩(wěn)定性；當(dāng)需轉(zhuǎn)向時(shí)氣缸縮回，此時(shí)腳踝芯可以相對腳踝殼軸向旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)完成后氣缸伸出限制腳踝芯相對于腳踝殼的軸向轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動過程中機(jī)器人腳裝置不需離開地面，能夠提高機(jī)器人轉(zhuǎn)動過程中的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是腳掌結(jié)構(gòu)的立體裝配分解示意圖；

圖3是腳踝結(jié)構(gòu)的立體裝配分解示意圖；

圖4是腳趾結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-腳掌結(jié)構(gòu)，2-腳踝結(jié)構(gòu)，3-腳趾結(jié)構(gòu)，101-上腳板，102-下腳板，103-活塞孔，201-固定支架，202-氣缸，203-腳踝殼， 204-腳踝芯，204-1-芯座，204-2-芯桿，205-彈性墊，206-氣缸孔一，207-氣缸孔二，208-柱孔，301-活塞，302-活塞桿，303-腳趾瓣，304-阻尼器，305-腳蹼，306-濾水孔，307-濾水網(wǎng)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，一種自適應(yīng)機(jī)器人腳裝置，用于連接到機(jī)器人腿上，包括：

包括腳掌結(jié)構(gòu)1、腳踝結(jié)構(gòu)2以及腳趾結(jié)構(gòu)3；

如圖2所示，腳掌結(jié)構(gòu)1包括上腳板101和下腳板102；下腳板102上設(shè)有若干活塞孔103；上腳板101套裝在下腳板102的上部，內(nèi)部是密閉腔體并充滿液壓油；

如圖4所示，腳趾結(jié)構(gòu)3包括活塞301、活塞桿302、腳趾瓣303和阻尼器304；活塞301插入下腳板102的活塞孔103中，活塞桿302的頂部連接活塞301，底部連接若干腳趾瓣303，活塞桿302能夠沿著活塞孔103往復(fù)運(yùn)動，以實(shí)現(xiàn)腳趾結(jié)構(gòu)3相對于腳掌結(jié)構(gòu)1做伸縮運(yùn)動，活塞桿302、腳趾瓣303和阻尼器304兩兩鉸接，每個(gè)腳趾瓣303之間通過腳蹼305相互粘接；

如圖3所示，腳踝結(jié)構(gòu)2包括固定支架201、氣缸202、腳踝殼203以及腳踝芯204；腳踝殼203和固定支架201固接在上腳板101上，腳踝芯204嵌套于腳踝殼203內(nèi)，芯桿204-2直接于機(jī)器人腿部固接，腳踝殼203上設(shè)置一個(gè)氣缸孔一206，腳踝芯204設(shè)置若干氣缸孔二207；氣缸202一端連接在固定支架氣缸202上，另一端插入氣缸孔一206和氣缸孔二207中，氣缸202通過與腳踝殼203和腳踝芯204表面的氣缸孔相配合來控制機(jī)器人的轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向時(shí)氣缸202首先收縮，機(jī)器人腿帶動腳踝芯204轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)向完成后氣缸202伸張，穿過氣缸孔一206和氣缸孔二207，以限制腳踝芯204相對腳踝殼203的轉(zhuǎn)動。

上述腳趾瓣303上開有濾水孔306，濾水孔中含有濾水網(wǎng)307，可以排出腳趾結(jié)構(gòu)3下的水。

上述腳踝殼203為碗狀結(jié)構(gòu)，上部設(shè)置一個(gè)柱孔208，腳踝芯204包括一個(gè)嵌套在腳踝殼203內(nèi)的碗狀結(jié)構(gòu)的芯座204-1和柱狀結(jié)構(gòu)的芯桿204-2，芯桿204-2穿出柱孔208。

上述腳踝芯204的底部還設(shè)置一個(gè)彈性墊205，腳踝芯204能夠局部壓縮彈性墊205與腳掌結(jié)構(gòu)1發(fā)生一定角度的傾斜。

當(dāng)腳趾結(jié)構(gòu)3與地面接觸，腳趾瓣303受力伸展開，阻尼器304阻礙腳趾瓣303的打開，活塞桿302受力沿活塞孔103收縮擠壓腳掌結(jié)構(gòu)1內(nèi)部密封空間的液壓油，液壓油向受力較小或未受力的活塞301流動，使得此處的腳趾結(jié)構(gòu)向外伸展，分散受力，腳趾瓣303表面開有濾水孔306，內(nèi)含濾水網(wǎng)307，可以排除腳趾結(jié)構(gòu)3下的水；當(dāng)腳掌結(jié)構(gòu)1受力傾斜時(shí)，腳踝芯204局部壓縮彈性墊205，可以使得腳踝芯204保持豎直，當(dāng)需要轉(zhuǎn)向時(shí)，氣缸202收縮，腳踝芯204相對腳踝殼203軸向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向完成后，氣缸伸展，重新限制腳踝芯204相對腳踝殼203的相對軸向轉(zhuǎn)動。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。