本發(fā)明屬于機器人足，具體涉及一種適用于軟土的自主防沉陷機器足及其工作方法。

背景技術(shù)：

1、目前，軟土是廣泛分布于中國沿海地區(qū)的一種特殊類型的欠固結(jié)土，是一種含水量較高、顆粒較小的土壤類型，承載力低，在自然狀態(tài)下呈現(xiàn)出松軟且易于塑形的特性，通常包含粘土、淤泥等成分，具有高含水量、低強度、大變形的特點。

2、如今足式機器人在救援、探測以及檢測中擔任越來越重要的角色，但是目前足式機器人在軟土質(zhì)地基中可能會陷入泥土，給作業(yè)任務(wù)帶來風(fēng)險挑戰(zhàn)，從而嚴重影響了機器人的探測效率，如專利號為cn202010960733.5的專利提出了一種可用于軟土機器人邁步行走的機器足，該機器足設(shè)有可調(diào)節(jié)傾斜角度以及伸長量的腳趾以提高足端接觸面積減少下陷，但是該設(shè)計采用多個電機控制驅(qū)動腳趾的傾斜和伸長，系統(tǒng)相對復(fù)雜，且利用足端腳趾盤快速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力來控制滑動腳趾板的伸長，這種設(shè)計在應(yīng)對軟土環(huán)境行走的時候有可能造成淤泥飛濺，給機器人帶來額外風(fēng)險，此外該設(shè)計也沒有解決軟土行走容易打滑的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種適用于軟土的自主防沉陷機器足及其工作方法。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明一種適用于軟土的自主防沉陷機器足，包括推桿、彈簧、連接盤、固定架、連桿一、連桿二、機械爪、蹼板和底板。

4、所述水平設(shè)置的底板中心固定有豎直設(shè)置的推桿，外沿鉸接有沿周向均布的多個蹼板；豎直設(shè)置的固定架上開設(shè)有中心孔，且中心孔的頂端固定有連接盤；所述推桿嵌入中心孔內(nèi)，與中心孔構(gòu)成滑動副，并通過彈簧與連接盤連接；每個蹼板的中部與間距布置的兩個連桿一一端均鉸接，遠離底板的一端與間距布置的兩個連桿二一端均鉸接；每個連桿一的另一端與固定架鉸接，中部與一個機械爪的一端鉸接，每個連桿二的另一端與位于同側(cè)的機械爪中部鉸接；各機械爪的另一端均設(shè)有一體成型且向下彎曲的圓弧桿，圓弧桿遠離機械爪的一端為尖角端。

5、優(yōu)選地，所述彈簧設(shè)于中心孔內(nèi)，且彈簧的下端與推桿頂端一體成型的凸臺固定，上端與連接盤下表面開設(shè)的凹槽固定。

6、優(yōu)選地，所述連桿一的兩端與兩個u形架分別鉸接，兩個u形架與固定架和相應(yīng)的蹼板分別固定。

7、優(yōu)選地，所述底板上位于固定架的正下方固定有橡膠條。

8、優(yōu)選地，所述中心孔的內(nèi)壁涂抹有潤滑油。

9、優(yōu)選地，所述底板上開設(shè)有沿周向均布的多個孔洞，且底板的四個角切除，呈圓弧形；底板的四個邊均鉸接有蹼板。

10、本發(fā)明一種適用于軟土的自主防沉陷機器足的工作方法，具體如下：

11、將固定架安裝在機器人腿部底端；當機器人腿部放下時，底板與地面接觸，固定架在機器人腿部的推動作用下沿推桿向下運動，彈簧由自由狀態(tài)開始壓縮，直至固定架與底板接觸，同時固定架通過各連桿一推動各蹼板向下轉(zhuǎn)動至水平狀態(tài)，增大機器人的觸地面積，各蹼板通過相應(yīng)的連桿二帶動各機械爪向下轉(zhuǎn)動，使得各機械爪上的尖角端扎入土中；當機器人腿部抬起時，彈簧推動固定架相對于推桿向上運動，固定架與底板脫離接觸，并通過各連桿一拉動各蹼板向上轉(zhuǎn)動，同時各蹼板通過相應(yīng)的連桿二推動各機械爪向上轉(zhuǎn)動，使得各機械爪上的尖角端從土中拔出，直至彈簧回復(fù)至自由狀態(tài)。

12、本發(fā)明具有以下有益效果：

13、1、本發(fā)明能夠有效解決機器人在軟土環(huán)境中所存在的沉陷問題，且具有較好的抓地性；具體地，本發(fā)明安裝在機器人腿部后，當機器人腿部放下時，底板與地面接觸，固定架在機器人腿部的推動下沿推桿向下運動，通過各連桿一推動各蹼板向下轉(zhuǎn)動至水平狀態(tài)，增大機器人的觸地面積，使得機器人與地面的接觸應(yīng)力減小，足端下陷減緩，從而實現(xiàn)防沉陷效果，也能夠讓機器人在作業(yè)時更穩(wěn)定，進一步，各蹼板通過相應(yīng)的連桿二帶動各機械爪向下轉(zhuǎn)動，使得各機械爪上的尖角端扎入土中，可以有效增加機器人的抓地性，實現(xiàn)防滑移功能。

14、2、本發(fā)明中各蹼板以及各機械爪的展開和收起動作無需通過耗能實現(xiàn)，具體地，當機器人腿部放下時，本發(fā)明中底板與地面接觸，固定架通過機器人腿部的推動力作用沿推桿向下運動，使得各蹼板和各機械爪展開，當機器人腿部抬起時，固定架在彈簧回復(fù)力的作用下相對于推桿向上運動，使得各蹼板和各機械爪收起，無需消耗能源，且結(jié)構(gòu)簡單；進一步，彈簧還有助于減少底板觸地時的振動，起到緩沖作用。

技術(shù)特征：

1.一種適用于軟土的自主防沉陷機器足，包括推桿、彈簧、連接盤、固定架和底板，其特征在于：還包括連桿一、連桿二、機械爪和蹼板；所述水平設(shè)置的底板中心固定有豎直設(shè)置的推桿，外沿鉸接有沿周向均布的多個蹼板；豎直設(shè)置的固定架上開設(shè)有中心孔，且中心孔的頂端固定有連接盤；所述推桿嵌入中心孔內(nèi)，與中心孔構(gòu)成滑動副，并通過彈簧與連接盤連接；每個蹼板的中部與間距布置的兩個連桿一一端均鉸接，遠離底板的一端與間距布置的兩個連桿二一端均鉸接；每個連桿一的另一端與固定架鉸接，中部與一個機械爪的一端鉸接，每個連桿二的另一端與位于同側(cè)的機械爪中部鉸接；各機械爪的另一端均設(shè)有一體成型且向下彎曲的圓弧桿，圓弧桿遠離機械爪的一端為尖角端。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于軟土的自主防沉陷機器足，其特征在于：所述彈簧設(shè)于中心孔內(nèi)，且彈簧的下端與推桿頂端一體成型的凸臺固定，上端與連接盤下表面開設(shè)的凹槽固定。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于軟土的自主防沉陷機器足，其特征在于：所述連桿一的兩端與兩個u形架分別鉸接，兩個u形架與固定架和相應(yīng)的蹼板分別固定。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于軟土的自主防沉陷機器足，其特征在于：所述底板上位于固定架的正下方固定有橡膠條。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于軟土的自主防沉陷機器足，其特征在于：所述中心孔的內(nèi)壁涂抹有潤滑油。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于軟土的自主防沉陷機器足，其特征在于：所述底板上開設(shè)有沿周向均布的多個孔洞，且底板的四個角切除，呈圓弧形；底板的四個邊均鉸接有蹼板。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的一種適用于軟土的自主防沉陷機器足的工作方法，其特征在于：具體如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種適用于軟土的自主防沉陷機器足及其工作方法。本發(fā)明中水平設(shè)置的底板中心固定有豎直設(shè)置的推桿，外沿鉸接有沿周向均布的多個蹼板；豎直設(shè)置的固定架上開設(shè)有中心孔，且中心孔的頂端固定有連接盤；推桿與中心孔構(gòu)成滑動副，并通過彈簧與連接盤連接；每個蹼板的中部與間距布置的兩個連桿一一端均鉸接，遠離底板的一端與間距布置的兩個連桿二一端均鉸接；每個連桿一的另一端與固定架鉸接，中部與一個機械爪的一端鉸接，每個連桿二的另一端與位于同側(cè)的機械爪中部鉸接；各機械爪的另一端均設(shè)有向下彎曲的圓弧桿，且圓弧桿遠離機械爪的一端為尖角端。本發(fā)明能夠有效解決機器人在軟土環(huán)境中所存在的沉陷問題，且具有較好的抓地性。

技術(shù)研發(fā)人員：呂明,肖義財,田曉慶,王杰,潘華辰,劉海強,李凱峰
受保護的技術(shù)使用者：杭州電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9