本發(fā)明涉及機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種平面雙足機器人運動測試平臺。

背景技術(shù)：

近些年來，機器人技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，各種各樣的機器人源源不斷地涌現(xiàn)出來。機器人的移動主要有三種方式，一種是輪式或履帶式，另一種是步行式或者爬行式，第三種是彈跳式。對于腿式機器人而言，如何實現(xiàn)機器人的快速跳躍和跑步運動已經(jīng)成為機器人技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點。為研究二維步行與奔跑的運動特性，需要開發(fā)平面雙足機器人，并為其開發(fā)運動測試實驗平臺。與三維運動機器人和單腿機器人相比，平面雙足機器人的測試平臺要求較高，需要很好得約束機器人在平面內(nèi)運動。在這過程中，需要在機器人平面運動時提供足夠且持續(xù)的作用力，減少因環(huán)境改變而帶來的干擾。

平面雙足機器人是腿式機器人中從單腿機器人到三維運動機器人的過渡環(huán)節(jié)。通過開發(fā)平面雙足機器人運動測試平臺，我們?yōu)槠矫骐p足機器人運動平臺提供合適的測試環(huán)境，減少干擾。

申請公布號為CN 105652896 A的專利文獻(xiàn)提供的運動實驗轉(zhuǎn)臺能夠?qū)崿F(xiàn)足式機器人的運動實驗，但是這種試驗臺比較合適用于單腿機器人實驗，不適合用于平面雙足機器人的運動實驗。因為平面雙足機器人需要更持續(xù)穩(wěn)固的約束。

申請公布號為CN 102156054 B的專利文獻(xiàn)提供的試驗裝置可以實現(xiàn)對全地形的模擬和連續(xù)行走測試，但是其針對的主要是三維足式機器人，對于平面雙足機器人運動測試缺乏足夠的約束，同時缺乏自動調(diào)速裝置，不夠便利。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供了一種平面雙足機器人運動測試平臺。解決了現(xiàn)有技術(shù)約束不足，無法自動調(diào)速的問題。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：一種平面雙足機器人運動測試平臺，其特征在于，包括支架、行走約束裝置、奔跑約束裝置、跑步機；

所述支架布置在跑步機的上方，支架上具有上導(dǎo)軌和下導(dǎo)軌，支架上安裝有激光位移傳感器；

所述行走約束裝置滑動設(shè)置在下導(dǎo)軌上，所述奔跑約束裝置設(shè)置在上導(dǎo)軌和下導(dǎo)軌之間；

所述行走約束裝置包括第一滑塊、橫桿支座、橫桿蓋板、橫桿、第一反光板、平衡重物、鎖扣套、重物平衡板、弧形板、連接板、連接圓筒、旋轉(zhuǎn)軸承座、螺母套、支撐桿；所述橫桿上支承一對旋轉(zhuǎn)軸承座，一對旋轉(zhuǎn)軸承座之間通過連接圓筒固定連接，連接圓筒的兩側(cè)均固定連接重物平衡板和弧形板；兩個弧形板之間通過連接板固定連接，支撐桿穿設(shè)在兩個重物平衡板上，平衡重物設(shè)置在支撐桿上；

橫桿的兩端均設(shè)置在橫桿支座上，并通過橫桿蓋板將橫桿固定在橫桿支座上，其中一個橫桿支座上安裝有第一反光板，橫桿支座固定在第一滑塊上，第一滑塊設(shè)置在下導(dǎo)軌上；

所述奔跑約束裝置包括兩根豎直桿支座、豎直桿、滑套、Y型連接件、第二反光板、身體連接座、旋轉(zhuǎn)支撐桿、限位夾板、限位套、第二滑塊，所述豎直桿的上下兩端均固定連接有豎直桿支座，豎直桿支座上安裝有第二滑塊，豎直桿支座上滑動套設(shè)滑套，旋轉(zhuǎn)支撐桿的左右兩端均固定連接Y型連接件，兩根豎直桿上的滑套通過旋轉(zhuǎn)支撐桿上的Y型連接件相連接，旋轉(zhuǎn)支撐桿上套設(shè)有身體連接座，旋轉(zhuǎn)支撐桿上還固定連接有限位夾板；兩個豎直桿上端的第二滑塊滑動設(shè)置在上導(dǎo)軌上，兩個豎直桿下端的第二滑塊滑動設(shè)置在下導(dǎo)軌上；第二反光板固定在豎直桿下端的豎直桿支座上。

進(jìn)一步的，所述支架上懸吊有安全繩。

進(jìn)一步的，所述重物平衡板上開有一排等間距的通孔，支撐桿穿設(shè)在兩個重物平衡板的通孔上。

進(jìn)一步的，所述支撐桿上還設(shè)置有鎖扣套，鎖扣套抵住平衡重物。

進(jìn)一步的，所述橫桿上旋接有螺母，螺母抵住旋轉(zhuǎn)軸承座的外端面。

進(jìn)一步的，所述第二反光板與第一反光板位于同一側(cè)。

本發(fā)明的有益效果是：平面雙足機器人可借助行走約束裝置實驗小摩擦力的行走實驗，連接圓筒可以有效地減少雙足實驗時的晃動，滑塊與導(dǎo)軌的配合有效地減少了摩擦力的影響。平面雙足機器人可借助奔跑約束裝置來開展一維、有限制的平面和完全二維平面下的奔跑實驗。支架上的激光傳感器可以有限地采集位置信號，控制跑步機速度，保證機器人實驗條件。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種平面雙足機器人運動測試平臺的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明一種平面雙足機器人運動測試平臺的主視圖；

圖3是本發(fā)明的行走約束裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的奔跑約束裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：支架1、上導(dǎo)軌101、下導(dǎo)軌102、激光位移傳感器103、行走約束裝置2、第一滑塊201、橫桿支座202、橫桿蓋板203、橫桿204、第一反光板205、平衡重物206、鎖扣套207、重物平衡板208、弧形板209、連接板210、連接圓筒211、旋轉(zhuǎn)軸承座212、螺母213、支撐桿214、奔跑約束裝置3、豎直桿支座301、豎直桿302、滑套303、Y型連接件304、第二反光板305、身體連接座306、旋轉(zhuǎn)支撐桿307、限位夾板308、限位套309、第二滑塊310、跑步機4、平面雙足機器人5。

具體實施方式

如圖1-2所示，一種平面雙足機器人運動測試平臺，包括支架1、行走約束裝置2、奔跑約束裝置3、跑步機4；

所述支架1布置在跑步機4的上方，支架1上具有上導(dǎo)軌101和下導(dǎo)軌102，支架1上安裝有激光位移傳感器103，支架1上懸吊有安全繩，用于平時懸吊機器人。

所述行走約束裝置2滑動設(shè)置在下導(dǎo)軌102上，所述奔跑約束裝置3設(shè)置在上導(dǎo)軌101和下導(dǎo)軌102之間；

如圖3所示，所述行走約束裝置2包括第一滑塊201、橫桿支座202、橫桿蓋板203、橫桿204、第一反光板205、平衡重物206、鎖扣套207、重物平衡板208、弧形板209、連接板210、連接圓筒211、旋轉(zhuǎn)軸承座212、螺母213、支撐桿214；所述橫桿204上支承有一對旋轉(zhuǎn)軸承座212，一對旋轉(zhuǎn)軸承座212之間通過連接圓筒211固定連接，連接圓筒211的兩側(cè)均固定連接有重物平衡板208和弧形板209；兩個弧形板209之間通過連接板210固定連接，重物平衡板208上開有一排等間距的通孔，支撐桿214穿設(shè)在兩個重物平衡板208的通孔上，平衡重物206和鎖扣套207均設(shè)置在支撐桿214上，鎖扣套207抵住平衡重物206，鎖固套207用于限制平衡重物206在支撐桿214的軸向移動，通過調(diào)節(jié)支撐桿214穿設(shè)在重物平衡板208的通孔上的位置，來平衡前側(cè)弧形板209和連接板201對機器人的重量，減少因裝置的重量對機器人行走造成額外的作用力；橫桿204的兩端均設(shè)置在橫桿支座202上，并通過橫桿蓋板203將橫桿204固定在橫桿支座202上，其中一個橫桿支座202上安裝有第一反光板205，橫桿支座202固定在第一滑塊201上，螺母213旋接在橫桿204上，抵住旋轉(zhuǎn)軸承座212的外端面，從而限制旋轉(zhuǎn)軸承座212的軸向移動。

如圖4所示，所述奔跑約束裝置3包括兩根豎直桿支座301、豎直桿302、滑套303、Y型連接件304、第二反光板305、身體連接座306、旋轉(zhuǎn)支撐桿307、限位夾板308、第二滑塊310，所述豎直桿302的上下兩端均固定連接有豎直桿支座301，豎直桿支座301上安裝有第二滑塊310，豎直桿支座301上滑動套設(shè)有滑套303，旋轉(zhuǎn)支撐桿307的左右兩端均固定連接有Y型連接件304，兩根豎直桿302上的滑套303通過旋轉(zhuǎn)支撐桿307上的Y型連接件304相連接，旋轉(zhuǎn)支撐桿307上套設(shè)有身體連接座306，旋轉(zhuǎn)支撐桿307上還固定連接有限位夾板308；兩個豎直桿302的上端的第二滑塊310滑動設(shè)置在上導(dǎo)軌101上，兩個豎直桿302的下端的第二滑塊310滑動設(shè)置在下導(dǎo)軌102上；由于本發(fā)明中使用一個激光位移傳感器103，激光位移傳感器103安裝在支架1的一個固定位置，另外，第一反光板205和第二反光板305與激光位移傳感器103配合使用，但是在不同的試驗，只使用第一反光板205或第二反光板305，所以，選擇第二反光板305固定在與第一反光板205同一側(cè)的豎直桿302下端的豎直桿支座301上，從而節(jié)省了激光位移傳感器103的使用個數(shù)。

本發(fā)明工作原理如下：

當(dāng)平面雙足機器人5進(jìn)行行走實驗時，機器人身體上自帶有可以旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸，弧形板209通過其前端的通孔和機器人身體上的旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行鉸接，而弧形板209與連接圓筒211、旋轉(zhuǎn)軸承座212、連接板210通過螺絲穩(wěn)固連接在一起，從而保證整體的剛度，保證可以限制機器人在一個平面內(nèi)，減少多余自由度方向上的運動。旋轉(zhuǎn)軸承座212可以相對于橫桿204轉(zhuǎn)動，不會對機器人在平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)自由度造成影響。當(dāng)機器人向前或向后移動時會帶動第一滑塊201運動，從而使位移信號發(fā)生變化。

當(dāng)平面雙足機器人進(jìn)行奔跑實驗時，機器人的上部身體與身體連接座306固定，身體連接座306與旋轉(zhuǎn)支撐桿307之間可旋轉(zhuǎn)。當(dāng)使用限制夾板308時，限制夾板308同時與機器人身體和旋轉(zhuǎn)支撐桿307連接，機器人與旋轉(zhuǎn)支撐桿307之間的旋轉(zhuǎn)自由度會被限制，機器人與奔跑約束裝置3的相對運動只有豎直方向的直線運動。當(dāng)使用限位套309(即限位套309安裝在上、下導(dǎo)軌上，每個第二滑塊310通過一對限位套309來限制第二滑塊310在上、下導(dǎo)軌上的位置)時，第二滑塊310的自由度被限制，從而限制了機器人在沿跑步機方向上的自由度。由此，機器人可以實現(xiàn)一維豎直跳躍實驗、限制旋轉(zhuǎn)的平面實驗和完全的二維平面實驗。