本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，尤其涉及一種柔性連接件及使用該連接件的機(jī)器人足部結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

雙足機(jī)器人是一種能夠模仿人類行走方式的新型機(jī)器人。與人類的行走軌跡類似，雙足機(jī)器人行走軌跡由離散的點組成，因此在理論上它也能適應(yīng)各種類型的地面。雙足機(jī)器人具有和人類一樣的形體結(jié)構(gòu)，適合在為人類設(shè)計的各種環(huán)境中工作，已經(jīng)部分取代人類在工廠中工作，并可參與救火、救災(zāi)及抗洪搶險等危險任務(wù)。雙足機(jī)器人已成為智能機(jī)器人研究領(lǐng)域中最具代表性的課題之一。

雙足機(jī)器人行走過程中的姿態(tài)保持是雙足機(jī)器人研究中的一個重大難點。雙足機(jī)器人在腳掌落地時，如果腳底與地面不平行，而是呈一定角度，則會導(dǎo)致機(jī)器人中心不穩(wěn)，很可能會發(fā)生翻倒，嚴(yán)重情況下會損壞機(jī)器人本體。

公開號為cn102180206b的中國發(fā)明專利公開了一種具有柔性關(guān)節(jié)的機(jī)器人腳部機(jī)構(gòu)。該發(fā)明專利利用柔性鉸鏈連接腳掌板進(jìn)而腳趾板，并利用彈簧板連接腳掌板和腳跟板，實現(xiàn)了腳部前后方向的旋轉(zhuǎn)，能很好的解決腳掌落地時與地面在前后方向上傾斜而導(dǎo)致的機(jī)器人翻倒問題。但是若腳掌落地時腳底平面在側(cè)向上與地面呈一定角度，則仍舊有可能發(fā)生側(cè)翻。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種柔性連接件及使用該連接件的機(jī)器人足部結(jié)構(gòu)，通過柔性連接件將組成腳部的四個腳掌進(jìn)行連接，解決了機(jī)器人的腳掌在任意方向上與地面傾斜時機(jī)器人會翻到的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：一種柔性連接件，包括中間軸和至少三個剛性接頭，每兩個所述的剛性接頭之間設(shè)有一個柔性材料制成的固定接頭，所述的中間軸依次穿過剛性接頭和固定接頭并與固定接頭連接；所述的固定接頭包括套筒和環(huán)形均勻分布在套筒外側(cè)的葉片，每兩個所述的葉片之間形成連接空間；所述剛性接頭與固定接頭接觸的一端環(huán)形均勻分布有與連接空間的形狀相對應(yīng)的凸臺，相鄰兩個剛性接頭上的凸臺交替插入相鄰的連接空間內(nèi)；所述的剛性接頭包括兩個端部接頭和至少一個中間接頭，所述端部接頭遠(yuǎn)離凸臺的一端設(shè)有連接孔，所述中間接頭的外表面設(shè)有連接缺口。

作為優(yōu)選，所述的固定接頭由橡膠制成。

作為優(yōu)選，所述的固定接頭通過套筒與中間軸鍵連接。

采用上述方案具有以下有益效果：

所述連接件用于兩個被連接件和中間軸的連接，其中一個被連接件與兩個端部接頭上的連接孔連接，另一個被連接件通過一個連接圈套設(shè)在中間接頭的外側(cè)，并通過連接缺口與中間接頭進(jìn)行連接。當(dāng)一個被連接件在外力的作用下繞中間軸轉(zhuǎn)動時，固定接頭上的葉片會發(fā)生形變，同時葉片形變的彈力帶動另一個被連接件同步轉(zhuǎn)動；由于固定接頭與中間軸連接，所以當(dāng)外力消失時，彈性材料制成的葉片會回復(fù)原狀并同時帶動端部接頭、中間接頭以及兩個被連接件回復(fù)原狀。

所述的連接件不僅能實現(xiàn)兩個被連接件和中間軸的有效連接，還能在兩個被連接件受到繞中間軸周向上的外力時，起到一定的緩沖作用，并在外力消失時，帶動兩個被連接件回復(fù)原狀。

一種機(jī)器人的足部結(jié)構(gòu)，包括至少兩排腳掌且每排包括至少兩個腳掌；每排所述的腳掌為一個腳掌組，所述腳掌組內(nèi)的每兩個相鄰的腳掌之間設(shè)有第一連接件，每兩個相鄰的腳掌組之間設(shè)有第二連接件；所述的第一連接件和第二連接件為如上所述的柔性連接件且第一連接件和第二連接件相對垂直分布。

所述腳掌組內(nèi)的每兩個相鄰的腳掌之間設(shè)有第一連接件，每兩個相鄰的腳掌組之間設(shè)有第二連接件；當(dāng)腳掌與地面接觸時，如果腳掌與地面之間不平行，則腳掌無法全部同時與地面接觸；當(dāng)機(jī)器人的腳前掌或腳后跟先著地時，此時第二連接件受力發(fā)生轉(zhuǎn)動，直至腳掌與地面平行；當(dāng)機(jī)器人的腳部內(nèi)側(cè)或外側(cè)先著地時，第一連接件受力發(fā)生轉(zhuǎn)動，直至腳掌與地面平行；當(dāng)機(jī)器人腳步的一個頂角先著地時，第一連接件和第二連接件同時發(fā)生轉(zhuǎn)動，直至腳掌與地面平行。綜上所述，機(jī)器人腳部與地面接觸時，地面在任意方向上發(fā)生傾斜，都能通過第一連接件和第二連接件的轉(zhuǎn)動很好的適應(yīng)，以確保腳掌與地面平行接觸，防止機(jī)器人發(fā)生翻到。

作為優(yōu)選，所述腳掌的數(shù)量為四個。

作為優(yōu)選，所述的腳掌包括腳板和腳背，所述的腳板和腳背可拆連接。

作為優(yōu)選，所述的腳板上設(shè)有連接柱，所述連接柱的外側(cè)設(shè)有滑槽；所述的腳背包括蓋板和位于蓋板兩側(cè)的連接板，所述的連接板的內(nèi)側(cè)設(shè)有與滑槽對應(yīng)的滑塊，所述的腳掌和腳背通過滑塊和滑槽可拆連接。連接時，滑槽和滑塊對其，滑塊從滑槽的一端插入。

作為優(yōu)選，所述腳板面向腳背的一面的兩端分別連接有擋板，所述的腳背位于兩個擋板之間。擋板能防止腳板和腳背在沿滑槽長度方向相對運動。

作為優(yōu)選，所述的腳板和腳背之間設(shè)有壓力傳感器。壓力傳感器用于測量地面與腳掌之間的壓力，并將所測量到的數(shù)據(jù)傳遞到機(jī)器人的控制系統(tǒng)，有助于控制系統(tǒng)了解機(jī)器人腳部與地面的接觸情況，從而更好的調(diào)整機(jī)器人姿態(tài)，保持平衡。

作為優(yōu)選，所述腳背上連接有垂直于腳板的立柱，所述的壓力傳感器位于立柱和腳板之間并在立柱和壓力傳感器之間設(shè)有彈性墊。彈性墊可以防止損壞壓力傳感器，提高設(shè)備的使用壽命。

附圖說明

圖1為本實施例中柔性連接件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實施例中柔性連接件的使用狀態(tài)圖；

圖3為本實施例中機(jī)器人足部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實施例中機(jī)器人足部結(jié)構(gòu)的腳掌結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實施例中機(jī)器人足部結(jié)構(gòu)的腳掌結(jié)構(gòu)的剖視圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例

如圖1所示，一種柔性連接件，包括中間軸3和至少三個剛性接頭，每兩個所述的剛性接頭之間設(shè)有一個橡膠制成的固定接頭2，所述的中間軸3依次穿過剛性接頭和固定接頭2并與固定接頭2鍵連接；所述的固定接頭2包括套筒23和環(huán)形均勻分布在套筒23外側(cè)的葉片22，每兩個所述的葉片22之間形成連接空間21；所述剛性接頭與固定接頭2接觸的一端環(huán)形均勻分布有與連接空間21的形狀相對應(yīng)的凸臺13，相鄰兩個剛性接頭上的凸臺13交替插入相鄰的連接空間21內(nèi)；所述的剛性接頭包括兩個端部接頭11和至少一個中間接頭12，所述端部接頭11遠(yuǎn)離凸臺13的一端設(shè)有連接孔111，所述中間接頭12的外表面設(shè)有連接缺口121。

如圖2所述，所述連接件用于兩個被連接件4和中間軸3的連接，其中一個被連接件4與兩個端部接頭11上的連接孔111連接，另一個被連接件4通過一個連接圈套設(shè)在中間接頭12的外側(cè)，并通過連接缺口121與中間接頭12進(jìn)行連接。當(dāng)一個被連接件4在外力的作用下繞中間軸3轉(zhuǎn)動時，固定接頭2上的葉片22會發(fā)生形變，同時葉片22形變的彈力帶動另一個被連接件4同步轉(zhuǎn)動；由于固定接頭2與中間軸3連接，所以當(dāng)外力消失時，彈性材料制成的葉片22會回復(fù)原狀并同時帶動端部接頭11、中間接頭12以及兩個被連接件4回復(fù)原狀。上述的連接件不僅能實現(xiàn)兩個被連接件4和中間軸3的有效連接，還能在兩個被連接件4受到繞中間軸3周向上的外力時，起到一定的緩沖作用，并在外力消失時，帶動兩個被連接件4回復(fù)原狀。

如圖3所示，一種機(jī)器人的足部結(jié)構(gòu)，包括至少兩排腳掌6且每排包括至少兩個腳掌6；每排所述的腳掌6為一個腳掌組7，所述腳掌組7內(nèi)的每兩個相鄰的腳掌6之間設(shè)有第一連接件51，每兩個相鄰的腳掌組7之間設(shè)有第二連接件52；所述的第一連接件51和第二連接件52為如上所述的柔性連接件且第一連接件51和第二連接件52相對垂直分布。當(dāng)腳掌6與地面接觸時，如果腳掌6與地面之間不平行，則腳掌6無法全部同時與地面接觸；當(dāng)機(jī)器人的腳前掌或腳后跟先著地時，此時第二連接件52受力發(fā)生轉(zhuǎn)動，直至腳掌6與地面平行；當(dāng)機(jī)器人的腳部內(nèi)側(cè)或外側(cè)先著地時，第一連接件51受力發(fā)生轉(zhuǎn)動，直至腳掌6與地面平行；當(dāng)機(jī)器人腳步的一個頂角先著地時，第一連接件51和第二連接件52同時發(fā)生轉(zhuǎn)動，直至腳掌6與地面平行。綜上所述，機(jī)器人腳部與地面接觸時，地面在任意方向上發(fā)生傾斜，都能通過第一連接件51和第二連接件52的轉(zhuǎn)動很好的適應(yīng)，以確保腳掌6與地面平行接觸，防止機(jī)器人發(fā)生翻到。

進(jìn)一步的，如圖4所示，所述的腳掌6包括腳板65和腳背61，所述的腳板65上設(shè)有連接柱651，所述連接柱651的外側(cè)設(shè)有滑槽652；所述的腳背61包括蓋板612和位于蓋板612兩側(cè)的連接板613，所述的連接板613的內(nèi)側(cè)設(shè)有與滑槽652對應(yīng)的滑塊611，所述的腳掌6和腳背61通過滑塊611和滑槽652可拆連接。連接時，滑槽652和滑塊611對其，滑塊611從滑槽652的一端插入。所述腳板65面向腳背61的一面的兩端分別連接有擋板66，所述的腳背61位于兩個擋板66之間。擋板66能防止腳板65和腳背61在沿滑槽652長度方向相對運動。

更進(jìn)一步的，如圖5所示，所述的腳板65和腳背61之間設(shè)有壓力傳感器64。壓力傳感器64用于測量地面與腳掌6之間的壓力，并將所測量到的數(shù)據(jù)傳遞到機(jī)器人的控制系統(tǒng)，有助于控制系統(tǒng)了解機(jī)器人腳部與地面的接觸情況，從而更好的調(diào)整機(jī)器人姿態(tài)，保持平衡。所述腳背61上連接有垂直于腳板65的立柱62，所述的壓力傳感器64位于立柱62和腳板65之間并在立柱62和壓力傳感器64之間設(shè)有彈性墊63。彈性墊63可以防止損壞壓力傳感器64，提高設(shè)備的使用壽命。

以上所述的柔性連接件及使用該連接件的機(jī)器人足部結(jié)構(gòu)，通過柔性連接件將組成腳部的四個腳掌進(jìn)行連接，解決了機(jī)器人的腳掌在任意方向上與地面傾斜時機(jī)器人會翻到的問題。

總之，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。