一種具有地面適應性的機械腿的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于仿生機器人技術領域，具體涉及一種具有地面適應性的機械腿。
【背景技術】
[0002]機器人運動的方式包括足式，輪式和履帶式。輪式機器人和履帶式機器人不能做出復雜的動作，對復雜地形的適應能力差。而近年來，隨著人類對太空探測、深海資源開發(fā)的迫切需求以及對受災地區(qū)現(xiàn)場搜救、輻射極限環(huán)境下的作業(yè)和軍事偵查的智能機械的廣泛需求，足式仿生機器人得以快速發(fā)展。
[0003]目前仿生機器人的機械腿較復雜，生產(chǎn)成本高且不易控制，運動時與地面的沖擊較大，防滑性能低，而且缺乏對腳力檢測和實時控制。

【發(fā)明內容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術中存在的問題，本實用新型的目的是，提供一種具有地面適應性的機械腿，解決了機械腿與地面的沖擊和打滑問題，并且結構簡單易于控制。
[0005]為了實現(xiàn)上述任務，本實用新型采用以下技術方案:
[0006]—種具有地面適應性的機械腿，包括足端、支撐部與連接部，所述的支撐部采用關節(jié)式結構，包括活動式連接的兩部分，其中一部分包括用于安裝舵機的連接板，另一部分包括減震器；在減震器與所述的足端之間設置有三維力傳感器，所述的連接部與支撐部活動式連接。
[0007]進一步地，所述的連接板的兩端各自安裝一個舵機，分別為第一舵機和第二舵機，第一舵機通過第一連接件與減震器連接，第二舵機通過第二連接件與連接部連接。
[0008]進一步地，所述的減震器包括有底面、無頂面的殼體，殼體底部通過第二支柱連接在所述的三維力傳感器上，三維力傳感器通過第一支柱與所述的足端連接；殼體內部設置有彈簧，殼體頂部、彈簧均與第一連接件連接，其中殼體頂部與第一連接件之間為活動式連接。
[0009]進一步地，所述的第一連接件包括帶有中心孔的第一安裝板，在連接板上設置有與第一安裝板配合的第一法蘭盤，法蘭盤由第一舵機控制。
[0010]進一步地，所述的第二連接件包括帶有中心孔的第二安裝板，在連接板上設置有與第二安裝板配合的第二法蘭盤，第二法蘭盤由第二舵機控制。
[0011]進一步地，所述的足端為半圓柱狀，足端的弧面上分布有多條沿足端徑向、周向交錯分布的溝槽，這些溝槽將足端的弧面劃分為多個塊狀區(qū)域。
[0012]進一步地，所述的連接部中設置有第三舵機。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有的有益效果是:
[0014]本實用新型采用仿生學結構設計，與人體腿部各功能部位相對應，使該機械腿能更大程度地模擬人腿部的運動方式。由于各關節(jié)采用舵機控制，結構簡單，易于控制；在腿部結構上加入的三維力傳感器，使機器人可以躲避一些障礙物；集成的腳力傳感器可以實時反饋受力情況；小腿內的彈簧和足底減震防滑系統(tǒng)的設計可以較好地適應不同的路況。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的整體結構示意圖；
[0016]圖2是減震器部分的結構示意圖；
[0017]圖3是足端部分的結構示意圖；
[0018]圖中標號代表:1 一足端，2—第一支柱，3—二維力傳感器，4一第二支柱，5—減震器，6一彈黃，7一第一連接件，8—第一航機，9一連接板，10一第二航機，11 一第二法蘭盤，12—第二連接件，13 一第二航機。
【具體實施方式】
[0019]本實用新型提出的這種具有地面適應性的機械腿，如圖1所示，包括足端1、支撐部與連接部，所述的支撐部采用關節(jié)式結構，包括活動式連接的兩部分，其中一部分包括用于安裝舵機的連接板9，另一部分包括減震器5 ;在減震器5與所述的足端1之間設置有三維力傳感器3，所述的連接部與支撐部活動式連接。
[0020]本實用新型的機械腿，采用仿生學結構，與人腿部結構一一對應。其中連接部相當于人體的髖部，在其中安裝有第三舵機13。連接部與機器人的機體連接，通過第三舵機13來調整連接部與機體之間的姿態(tài)。
[0021]支撐部相當于整條腿部，其中包括兩部分，其中一部分為連接板9，這部分可看作是人腿上的股骨部分。連接板9的兩端各自安裝一個舵機，分別為第一舵機8和第二舵機10，第一舵機8通過第一連接件7與減震器5連接，第二舵機10通過第二連接件12與連接部連接。
[0022]第一舵機8和第一連接件7構成關節(jié)位，相當于人體腿部的膝關節(jié)，兩者為活動式連接。第一舵機8可驅動第一連接件7轉動，以改變關節(jié)位的姿態(tài)，相當于人體屈膝的動作。而第二舵機10可驅動第二連接件12轉動，以改變整個支撐部與連接部之間的姿態(tài)，相當于人體大腿與髖部之間的相對運動。第一連接件7包括帶有中心孔的第一安裝板，在連接板9上設置有與第一安裝板配合的第一法蘭盤，法蘭盤由第一舵機8控制；第二連接件12包括帶有中心孔的第二安裝板，在連接板9上設置有與第二安裝板配合的第二法蘭盤11，第二法蘭盤11由第二舵機10控制。第一連接件7和第二連接件12的中心孔是用來安裝固定時使用的，通過緊固件將其與舵機緊緊連結，傳遞運動。這種旋轉結構設計，使機器人運動更加靈活，轉彎更方便；三維力傳感器3使機器人可以實時檢測路況和足力并作為反饋，機器人可以運動更平穩(wěn)也可以避免一些意外的發(fā)生。
[0023]為了使機械腿在作動的過程中，能具有更好的抗震性能，在支撐部中還設置有減震器5。如圖2所示，減震器5包括有底面、無頂面的殼體，殼體底部通過第二支柱4連接在所述的三維力傳感器3上，殼體內部設置有彈簧6，殼體頂部、彈簧6均與第一連接件7連接，其中殼體頂部與第一連接件7之間為活動式連接。在運行時，通過足端1傳來的力，經(jīng)過減震器5時部分被彈簧6吸收抵消，而殼體與第一連接件7之間活動式連接是為了保證連接的穩(wěn)定性。減震器5、第一支柱2、三維力傳感器3、第二支柱4共同構成脛骨，相當于人體的小腿部，這種結構設計簡便、美觀且能減輕重量。
[0024]如圖3所示，足端1為半圓柱狀，相當于人體的足部。足端1的弧面上分布有多條沿足端1徑向、周向交錯分布的溝槽，這些溝槽將足端1的弧面劃分為多個塊狀區(qū)域，分割成橫縱交錯的防滑帶，可以增大與地面的摩擦。這些塊狀區(qū)域，可以看作是一個個凸起，對于地面不同的路況，設置了這種結構后，這樣可以適應不同路面，任何時候都可以保證與地面是線接觸。行走時利用凸起與溝槽，可與地面細微的凸起、凹陷等更加緊密接觸，防止機械腿運動過程中發(fā)生打滑情況。
【主權項】
1.一種具有地面適應性的機械腿，包括足端(1)、支撐部與連接部，其特征在于，所述的支撐部采用關節(jié)式結構，包括活動式連接的兩部分，其中一部分包括用于安裝舵機的連接板(9)，另一部分包括減震器(5);在減震器(5)與所述的足端(1)之間設置有三維力傳感器(3)，所述的連接部與支撐部活動式連接。2.如權利要求1所述的具有地面適應性的機械腿，其特征在于，所述的連接板(9)的兩端各自安裝一個舵機，分別為第一舵機(8)和第二舵機(10)，第一舵機(8)通過第一連接件(7)與減震器(5)連接，第二舵機(10)通過第二連接件(12)與連接部連接。3.如權利要求2所述的具有地面適應性的機械腿，其特征在于，所述的減震器(5)包括有底面、無頂面的殼體，殼體底部通過第二支柱(4)連接在所述的三維力傳感器(3)上，三維力傳感器(3)通過第一支柱(2)與所述的足端(1)連接；殼體內部設置有彈簧￠)，殼體頂部、彈簧(6)均與第一連接件(7)連接，其中殼體頂部與第一連接件(7)之間為活動式連接。4.如權利要求2所述的具有地面適應性的機械腿，其特征在于，所述的第一連接件(7)包括帶有中心孔的第一安裝板，在連接板(9)上設置有與第一安裝板配合的第一法蘭盤，法蘭盤由第一舵機(8)控制。5.如權利要求2所述的具有地面適應性的機械腿，其特征在于，所述的第二連接件(12)包括帶有中心孔的第二安裝板，在連接板(9)上設置有與第二安裝板配合的第二法蘭盤(11)，第二法蘭盤(11)由第二舵機(10)控制。6.如權利要求1所述的具有地面適應性的機械腿，其特征在于，所述的足端(1)為半圓柱狀，足端(1)的弧面上分布有多條沿足端(1)徑向、周向交錯分布的溝槽，這些溝槽將足端(1)的弧面劃分為多個塊狀區(qū)域。7.如權利要求1所述的具有地面適應性的機械腿，其特征在于，所述的連接部中設置有第三舵機(13)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有地面適應性的機械腿，包括足端、支撐部與連接部，所述的支撐部采用關節(jié)式結構，包括活動式連接的兩部分，其中一部分包括用于安裝舵機的連接板，另一部分包括減震器；在減震器與所述的足端之間設置有三維力傳感器，所述的連接部與支撐部活動式連接。本實用新型采用仿生學結構設計，與人體腿部各功能部位相對應，使該機械腿能更大程度地模擬人腿部的運動方式。由于各關節(jié)采用舵機控制，結構簡單，易于控制；在腿部結構上加入的三維力傳感器，使機器人可以躲避一些障礙物；集成的腳力傳感器可以實時反饋受力情況；小腿內的彈簧和足底減震防滑系統(tǒng)的設計可以較好地適應不同的路況。
【IPC分類】B62D57/032
【公開號】CN205044846
【申請?zhí)枴緾N201520837935
【發(fā)明人】朱雅光, 吳永勝, 劉文龍
【申請人】長安大學
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年10月27日