[实用新型]一种柔性具有地形自适应功能的机器人脚部结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种柔性具有地形自适应功能的机器人脚部结构，属于机器人技术领域。

背景技术

目前，工业机器人技术较为成熟，而野外作业特种机器人行走中仍存在较多困难，其中在沼泽、软土等环境下的地形适应能力较差，成为制约野外作业机器人研究的使用范围的关键问题。传统的轮式机器人难以解决该问题；履带式机器人虽然可以大幅降低对地形的要求，但也存在灵活性差，维护成本高等缺点。

实用新型内容

目的：为了解决上述问题，本实用新型提供一种柔性具有地形自适应功能的机器人脚部结构，能够使机器人更加高效地在软土等环境下行走。

技术方案：本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种柔性具有地形自适应功能的机器人脚部结构，包括脚心、后脚掌、前脚趾和腿，所述脚心设置在腿的下方，所述后脚掌和前脚趾分别通过前气缸和后气缸与脚心气动连接；

所述脚心包括锥形块、两个挡板和两个挡板支架,所述两个挡板支架分别通过支架销连接在锥形块的两个锥面上，所述两个挡板通过螺栓分别固定在锥形块上与挡板支架相对应的两侧，且锥形块上同侧的挡板与挡板支架通过弹簧相连，用于限制挡板支架转动的幅度；

所述后脚掌包括中央底板、两个侧脚板、扭板、转动销、气动柱、气缸和马达，所述扭板包括两内板、两外板、两个第一扭簧和两个扭板销，所述中央底板的下方两侧对称连接两内板，所述内板通过扭板销与外板连接，所述第一扭簧安装在扭板销上，用于保证后脚掌在离地后可恢复原来的状态，所述两个侧脚板分别设置在两个外板侧边上，所述气缸与中央底板通过转动销配合连接，构成俯仰关节，所述气动柱设置在气缸与中央底板之间，所述马达的输出端与转动销连接，用于控制俯仰关节转动；

所述前脚趾包括上支架、脚趾机构、中心联接板、滚子连杆盖、连杆、第二扭簧和第三扭簧，所述脚趾机构包括上脚趾和下脚趾，所述上脚趾和下脚趾通过铰链连接，所述第二扭簧安装在上脚趾和下脚趾之间的铰链上，所述脚趾机构通过与其铰接的连杆与上支架相连，所述中心联接板的四边均开有凹槽，用于连接脚趾机构，且所述中心联接板中间还设有连接杆，所述连接杆的端部为球状滚子，所述中心联接板通过连接杆的滚子球面与滚子连杆盖上的滑槽配合连接，所述滚子连杆盖与上支架通过铰链连接，所述第三扭簧安装在滚子连杆盖和上支架之间的铰链上。

优选地，所述后脚掌、前脚趾、前气缸和后气缸均为两个，且两个后脚掌和两个前脚趾分别位于脚心与挡板支架不同侧的两侧边上。

优选地，所述后脚掌上气动柱个数为3-8个。

优选地，所述后脚掌的侧脚板为弧面结构。

优选地，所述连杆与上支架的连接方式以及中心联接板与脚趾机构的连接方式均为铰链连接。

优选地，所述前脚趾的脚趾机构的个数为四个。

优选地，所述中央底板包括上圆柱体、下圆柱体和矩形块，所述下圆柱体设置在上圆柱体下方，且下圆柱体的截面半径小于上圆柱体的截面半径，所述矩形块设置在下圆柱体下方。

有益效果：本实用新型提供的一种柔性具有地形自适应功能的机器人脚部结构，可实现与地面的多点、多面接触，增加稳定性；并采用气缸机构来调整整个脚部与地面接触时的角度，提高整个脚掌对凹凸不平地面的适应能力；前脚趾采用固土机构，进一步增大与土壤的接触面积，可减缓土壤流动并防止机器人脚部下陷更深；后脚掌采用弧面状脚板，并通过马达的驱动，由气动柱的伸缩高度来实现后脚掌的俯仰运动，有效地防止脚部的下陷，可实现软土环境下的稳定支撑与行走，提高了机器人脚的地形适应能力，使其在复杂地形环境下具有稳定、高效的行走能力。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图；

图2是本实用新型的脚心装配的立体结构示意图；

图3是本实用新型的后脚掌装配的立体结构示意图；

图4是本实用新型的后脚掌俯仰关节局部说明图；

图5是本实用新型的的后脚掌俯仰关节爆炸示意图；

图6是本实用新型的前脚趾装配的立体结构示意图；

图7是本实用新型的中心联接板与脚趾机构装配示意图；

图8是本实用新型的脚趾机构装配示意图；

图9是本实用新型的后脚掌扭板结构示意图。