本發(fā)明涉及一種腳蹼可伸縮的機(jī)器人腳掌結(jié)構(gòu)，屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，機(jī)器人的移動(dòng)方式主要有輪式、履帶式、腿式。在面對(duì)沼澤、沙漠等復(fù)雜環(huán)境時(shí)，機(jī)器人對(duì)于地形的適應(yīng)問(wèn)題尤為突出，腿式機(jī)器人的適應(yīng)能力更強(qiáng)，如果對(duì)腿式機(jī)器人的腳部結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計(jì)，使與地面更高效地接觸，那么可以更好的防止沉陷。如何對(duì)腿式機(jī)器人的腳掌、腳趾和腳蹼結(jié)構(gòu)進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)和改良，改善機(jī)器人的腳部沉陷狀況，是復(fù)雜軟土環(huán)境下機(jī)器人良好運(yùn)動(dòng)的重要因素。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種腳蹼可伸縮的機(jī)器人腳掌結(jié)構(gòu)，腳趾結(jié)構(gòu)的俯仰動(dòng)作可實(shí)現(xiàn)抓地效果，腳蹼結(jié)構(gòu)進(jìn)一步增大了接觸面積，能夠防止機(jī)器人腳部過(guò)多沉陷，使機(jī)器人更加高效地在軟土等環(huán)境下行走。

一種腳蹼可伸縮的機(jī)器人腳掌結(jié)構(gòu)，包括腳掌基座、腳趾組、齒輪和齒條以及腳蹼，所述腳掌基座為環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述腳趾組周向設(shè)置在腳掌基座四周，所述腳趾組包括可動(dòng)腳趾和固定腳趾，可動(dòng)腳趾和固定腳趾間通過(guò)腳蹼連接,其中，

所述腳掌基座包括固定塊、腳掌本體、滑塊、腳掌端蓋、腳掌驅(qū)動(dòng)滑塊，所述腳掌本體和腳掌端蓋通過(guò)螺紋連接，固定塊與腳掌端蓋通過(guò)固定銷(xiāo)固定，滑塊通過(guò)滑動(dòng)銷(xiāo)定位，在腳掌端蓋上分別開(kāi)設(shè)孔和槽，且孔和槽間隔設(shè)置，所述固定塊通過(guò)固定銷(xiāo)與孔配合固定在腳掌端蓋上，所述滑塊通過(guò)滑動(dòng)銷(xiāo)與槽配合定位在腳掌端蓋上，且所述滑動(dòng)銷(xiāo)與腳掌驅(qū)動(dòng)滑塊上開(kāi)設(shè)的孔配合定位，所述固定塊和滑塊與腳掌本體間均安裝有滾珠，所述腳掌本體與腳掌驅(qū)動(dòng)滑塊采用螺紋或絲杠連接，所述滑塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出端通過(guò)軸向可移動(dòng)聯(lián)軸器與腳掌驅(qū)動(dòng)滑塊相連，且所述滑塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)與腳掌本體固連；

所述可動(dòng)腳趾包括第一腳趾箱、第一腳趾箱蓋、第一錐形軸、第一支架、第一錐形軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述第一腳趾箱與滑塊之間為鉸鏈連接，第一腳趾箱與第一腳趾箱蓋固連，所述第一錐形軸一端與第一腳趾箱鉸接，另一端與第一支架鉸接，所述第一支架與第一腳趾箱固連，第一錐形軸與第一錐形軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出端連接，所述第一錐形軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)與第一腳趾箱固連，第一錐形軸上纏繞腳蹼，并通過(guò)第一腳趾箱上設(shè)定的縫隙穿出來(lái)纏繞在與之為同一腳趾組的固定腳趾中的第二錐形軸上；

所述固定腳趾包括第二腳趾箱、第二腳趾箱蓋、第二錐形軸、第二支架、第二錐形軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述第二腳趾箱與固定塊之間為鉸鏈連接，所述第二腳趾箱與第二腳趾箱蓋固連，所述第二錐形軸一端與第二腳趾箱鉸接，另一端與第二支架鉸接，所述第二支架與第二腳趾箱固連，第二錐形軸與第二錐形軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出端連接，所述第二錐形軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)與第二腳趾箱固連，第二錐形軸上纏繞腳蹼，并通過(guò)第二腳趾箱上設(shè)定的縫隙穿出來(lái)纏繞在與之為同一腳趾組的可動(dòng)腳趾中的第一錐形軸上；

所述齒輪與可動(dòng)腳趾中第一腳趾箱固連，所述齒條與腳掌驅(qū)動(dòng)滑塊固連，所述齒輪與齒條嚙合連接。

優(yōu)選地，所述腳趾組的個(gè)數(shù)為3～6個(gè)。

優(yōu)選地，所述腳趾組中可動(dòng)腳趾的個(gè)數(shù)為1～2個(gè)，固定腳趾3的個(gè)數(shù)為1個(gè)。

有益效果：本發(fā)明采用一種腳蹼可伸縮的機(jī)器人腳掌結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)與地面的充分接觸，增加行走的穩(wěn)定性；可通過(guò)電機(jī)、齒輪、齒條等協(xié)同作用控制腳趾組的角度，實(shí)現(xiàn)腳掌的俯仰，使腳掌可以適應(yīng)復(fù)雜的地形；機(jī)器人腳趾組之間協(xié)同作用可實(shí)現(xiàn)抓地效果，并在腳趾組之間設(shè)置腳蹼，機(jī)器人的腳蹼可于可動(dòng)腳趾和固定腳趾之間伸縮，進(jìn)一步增大接觸面積，可減緩?fù)寥赖牧鲃?dòng)，有效地防止機(jī)器人腳部沉陷，提高了機(jī)器人于軟土環(huán)境中的行走能力。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的初始狀態(tài)下的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的與地面接觸狀態(tài)下的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的腳掌基座裝配剖面示意圖；

圖4是本發(fā)明的腳趾端蓋的孔、槽分布示意圖；

圖5是本發(fā)明的可動(dòng)腳趾裝配剖面示意圖；

圖6是本發(fā)明的固定腳趾裝配剖面示意圖；

圖7是本發(fā)明的腳趾組與腳掌基座連接局部放大示意圖；

圖中：1-腳掌基座，2-可動(dòng)腳趾，3-固定腳趾，4-齒輪，5-齒條，6-腳蹼；101-固定塊，102-腳掌本體，103-固定銷(xiāo)，104-滾珠，105-滑塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)，106-滑動(dòng)銷(xiāo)，107-滑塊，108-腳掌端蓋，109-腳掌驅(qū)動(dòng)滑塊，110-軸向可移動(dòng)聯(lián)軸器；201-第一腳趾箱，202-第一腳趾箱蓋，203-第一錐形軸、204-第一支架，205-第一錐形軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)；301-第二腳趾箱，302-第二腳趾箱蓋，303-第二錐形軸，304-第二支架，305-第二錐形軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請(qǐng)中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。

如圖1～7所示，一種腳蹼可伸縮的機(jī)器人腳掌結(jié)構(gòu)，包括腳掌基座1、腳趾組、齒輪4和齒條5以及腳蹼6，所述腳掌基座為環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述腳趾組周向設(shè)置在腳掌基座四周，所述腳趾組包括可動(dòng)腳趾2和固定腳趾3，可動(dòng)腳趾2和固定腳趾3間通過(guò)腳蹼6連接,其中，

所述腳掌基座1包括固定塊101、腳掌本體102、滑塊107、腳掌端蓋（108）、腳掌驅(qū)動(dòng)滑塊109，所述腳掌本體102和腳掌端蓋108通過(guò)螺紋連接，用于腳掌本體102和腳掌端蓋108之間的固定塊101和滑塊107的軸向定位，固定塊101與腳掌端蓋108通過(guò)固定銷(xiāo)103固定，滑塊107通過(guò)滑動(dòng)銷(xiāo)106定位，在腳掌端蓋108上分別開(kāi)設(shè)孔和槽，且孔和槽間隔設(shè)置，所述固定塊101通過(guò)固定銷(xiāo)103與孔配合固定在腳掌端蓋108上，所述滑塊107通過(guò)滑動(dòng)銷(xiāo)106與槽配合定位在腳掌端蓋108上，且所述滑動(dòng)銷(xiāo)106與腳掌驅(qū)動(dòng)滑塊109上開(kāi)設(shè)的孔配合定位，所述固定塊101和滑塊107與腳掌本體102間均安裝有滾珠104，所述腳掌本體102與腳掌驅(qū)動(dòng)滑塊109采用螺紋或絲杠連接，所述滑塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)105輸出端通過(guò)軸向可移動(dòng)聯(lián)軸器110與腳掌驅(qū)動(dòng)滑塊109相連，且所述滑塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)105與腳掌本體102固連；

所述可動(dòng)腳趾2包括第一腳趾箱201、第一腳趾箱蓋202、第一錐形軸203、第一支架204、第一錐形軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)205，所述第一腳趾箱201與滑塊107之間為鉸鏈連接，第一腳趾箱201與第一腳趾箱蓋202固連，所述第一錐形軸203一端與第一腳趾箱201鉸接，另一端與第一支架204鉸接，所述第一支架204與第一腳趾箱201固連，第一錐形軸203與第一錐形軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)205輸出端連接，所述第一錐形軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)205與第一腳趾箱201固連，第一錐形軸203上纏繞腳蹼6，并通過(guò)第一腳趾箱201上設(shè)定的縫隙穿出來(lái)纏繞在與之為同一腳趾組的固定腳趾3中的第二錐形軸303上；

所述固定腳趾3包括第二腳趾箱301、第二腳趾箱蓋302、第二錐形軸（303）、第二支架304、第二錐形軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)305，所述第二腳趾箱301與固定塊101之間為鉸鏈連接，所述第二腳趾箱301與第二腳趾箱蓋302固連，所述第二錐形軸303一端與第二腳趾箱301鉸接，另一端與第二支架304鉸接，所述第二支架304與第二腳趾箱301固連，第二錐形軸303與第二錐形軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)305輸出端連接，所述第二錐形軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)305與第二腳趾箱301固連，第二錐形軸303上纏繞腳蹼6，并通過(guò)第二腳趾箱301上設(shè)定的縫隙穿出來(lái)纏繞在與之為同一腳趾組的可動(dòng)腳趾2中的第一錐形軸203上；

所述齒輪4與可動(dòng)腳趾2中第一腳趾箱201固連，所述齒條5與腳掌驅(qū)動(dòng)滑塊109固連，所述齒輪4與齒條5嚙合連接。

優(yōu)選地，所述腳趾組的個(gè)數(shù)為3～6個(gè)。

優(yōu)選地，所述腳趾組中可動(dòng)腳趾2的個(gè)數(shù)為1～2個(gè)，固定腳趾3）的個(gè)數(shù)為1個(gè)。

本發(fā)明的工作原理如下：

初始狀態(tài)為腳掌收縮、腳蹼收縮狀態(tài)，如圖1所示，腳趾組a組的可動(dòng)腳趾2與固定腳趾3并在一起，腳趾組b組的可動(dòng)腳趾2與固定腳趾3同樣并在一起。在滑塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)105的作用下，可實(shí)現(xiàn)腳趾組的俯仰動(dòng)作以及腳蹼6的伸縮動(dòng)作。在機(jī)器人腳掌與地面完全接觸時(shí)，可實(shí)現(xiàn)腳趾組a組中的可動(dòng)腳趾2可與b組中的固定腳趾3并在一起，如圖2所示。

滑塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)105作為驅(qū)動(dòng)件，通過(guò)軸向可移動(dòng)聯(lián)軸器110帶動(dòng)腳掌驅(qū)動(dòng)滑塊109運(yùn)動(dòng)，由于腳掌驅(qū)動(dòng)滑塊109與腳掌本體102之間為螺紋傳動(dòng)或絲杠傳動(dòng)，故腳掌驅(qū)動(dòng)滑塊109既可旋轉(zhuǎn)，也可沿軸向上下移動(dòng)。在腳掌驅(qū)動(dòng)滑塊109運(yùn)動(dòng)時(shí)，其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可在滑動(dòng)銷(xiāo)106的作用下帶動(dòng)滑塊107沿圓周方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)可動(dòng)腳趾2旋轉(zhuǎn)，在可動(dòng)腳趾2內(nèi)部的第一腳趾驅(qū)動(dòng)電機(jī)205和固定腳趾3內(nèi)部的第二腳趾驅(qū)動(dòng)電機(jī)305共同作用下腳蹼6可實(shí)現(xiàn)伸展；其軸向移動(dòng)可帶動(dòng)齒條5上下移動(dòng)，從而帶動(dòng)齒輪4轉(zhuǎn)動(dòng)，使可動(dòng)腳趾2實(shí)現(xiàn)俯仰運(yùn)動(dòng)，因可動(dòng)腳趾2和固定腳趾3間連接有腳蹼6，故亦可帶動(dòng)固定腳趾3實(shí)現(xiàn)俯仰運(yùn)動(dòng)。這樣既可實(shí)現(xiàn)俯仰固土動(dòng)作，也可同時(shí)實(shí)現(xiàn)腳蹼6的伸縮，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定行走。

對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。