[发明专利]仿人机器人新型柔性足部系统

说明书

一.技术领域

本发明涉及仿人机器人技术领域，具体涉及一种仿人机器人新型柔性足部系统。

二.背景技术

仿人机器人是真正字面意义上或狭义的“机器人”，其研究和发展代表了机器人学的尖端 水平。现代社会的环境及各种各样的工具都是为人类自身设计的，对于轮式移动机器人等非 人形机器人的运动，障碍物需要清除、狭窄的走道需要扩宽等等，这些都需要额外的花销， 因此只有当机器人具有人的形状并能像人一样活动时，就不需要为机器人而改变人类的环境。 开发仿人机器人比修改整个环境和更改工具显得更经济合理。

仿人机器人在平整地面上的稳定行走已不是难题，但要实现仿人机器人随时走到需要的 地方、能自主完成预先设置的工作，只有在任意三维不平整地面走稳走好，才能发挥其不可 估量的作用。大范围三维不平整地面多为凹凸不平的不规则状态且不规则性未知，如人、车 行道路，拟进行矿藏勘探的戈壁滩、山区，月球、火星表面等，要在这样的地面实现稳定快 速行走，首先要克服的就是仿人机器人足部本体和地面环境未知模型之间的不匹配问题。

传统仿人机器人研究基于的脚部构型几乎均为平板刚性平面结构，不具有任何自动适应 凹凸变化地表形貌的特性与功能。例如：

中国专利CN101143606A，步行机器人脚底支撑结构，具有双层缓冲减震特征，该发明主 要是利用前底减震块、后底减震块与中央减震块起到缓冲减震的作用。结构比较复杂，并且 冲击机构的柔性不易调节，无柔性、自动适应不平整地面的特性与功能。

中国专利CN101108146A，一种人形机器人脚，介绍了一种人形机器人脚的设计方法，包 括橡胶脚底层、脚板、六维力传感器、上法兰、下法兰、倾角传感器、触觉阵列垫、信号处 理系统和脚面。该发明主要是依靠橡胶脚底层吸收脚着地时的冲击力，无柔性、自动适应不 平整地面的特性与功能。

三.发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种更加有效的仿人机器人柔性足部 系统，解决足部机构与不平整地面的匹配问题，实现自动适应凹凸变化地表形貌的特性与功 能。

为了实现上述目的的本发明采取的技术方案：一种仿人机器人柔性足部系统，包括脚底 板，支撑主轴，微电机驱动系统。

所述的脚底板为有四块，可以实现独立的上下俯仰运动。所述的脚底板前后间通过转动 副与所述的支撑主轴连接，左右以对称形式出现。

所述的脚底板的上表面设有顶板，所述的脚底板的前侧面设有侧板。

所述的脚底板下面设有滑块，所述的滑块为四个，所述的四个滑块位于脚底板的滑槽内， 并由顶板及侧板实现滑块的限位。

所述的滑块内设有力传感器，所述滑块的外侧设有柔索扣，所述的柔索扣内固结柔索的 一端。所述的滑块下面设有防滑垫，所述的防滑垫为有四个，粘于滑块的下表面。

所述的脚底板的下面设有弹簧阻尼系统，所述的弹簧阻尼系统共四个，设有弹簧，并由 所述弹簧挂钩固定于脚底板的下方。

所述的支撑主轴上面设有六维力传感器的下端盖，所述的下端盖上面设有减震柱，所述 的减震柱上表面设有六维力传感器，所述的六维力传感器上面设有上端盖。所述的上端盖， 通过位于踝关节上的固定孔与踝关节相连。

所述的微电机驱动系统为有八个，安装在仿人机器人小腿上。

所述的微电机驱动系统设有微型电机，所述的微型电机的转轴外接减速器，所述的减速 器的转轴外接卷扬机。

所述微型电机接固定壳体，通过位于小腿十六个安装孔固定在小腿上。

所述的卷扬机设有中心孔，所述的柔索穿过中心孔，并在卷扬机上缠绕若干圈后，其末 端分别由另外两个孔穿出。

所述的脚底板下面设有定滑轮及柔索入孔，所述的柔索绕过定滑轮，由脚底板的柔索入 孔穿出，另一端与微电机驱动系统相连。