[发明专利]一种可主动改变软质地形的铣刀式大爬坡度机器人足

说明书

一种可主动改变软质地形的铣刀式大爬坡度机器人足，它涉及一种机器人足。本发明解决了大爬坡度机器人足存在难以保证机器人爬上大坡度的斜坡的问题。腿部连接法兰与足踝关节装配在一起且二者形成转动副，关节支座的下端通过弹簧减振装置与铣刀式足底的上端固接；轴承安装法兰下部通过套装的大轴承内嵌在铣刀式足底的下部，轴承安装法兰的上部内有小轴承，安全离合器与所述旋转主轴由上至下依次设置在铣刀式足底中心处，旋转主轴上部通过小轴承安装在轴承安装法兰上，旋转主轴的下端与铣刀式足底固定连接，旋转主轴的上端与安全离合器的下端通过连接法兰盘固定连接，减速器的输出轴与安全离合器中心孔配合安装在一起。本发明用于足式机器人上。

技术领域

本发明涉及一种机器人行走足，具体涉及一种可主动改变软质地形的铣刀式大爬坡度机器人足。

背景技术

机器人地面移动方式主要包括轮式、履带式、足式等几种，相对于轮式和履带式机器人，足式机器人在复杂崎岖的山地环境中具有更好的地形适应能力和越障能力。在抗险救灾和危险事故处理中，足式机器人具有无法替代的优势。但是足式机器人不同于轮式或履带式机器人具有较大的地面附着面积，足式机器人的足端与地面接触面积较小，往往会发生足底与斜坡附着力不够而打滑的现象，并且现有的足式机器人在设计研究中很少单独考虑足的附着性能对其运动性能的影响，但足端是机器人行走时与地面的唯一接触面，研究重载机器人的大附着力、高适应性足端技术成为整机设计的关键部分。

增大机器人足附着力的方法通常为设计增加足底附属机构，就像登山运动员的钉子鞋可以增大足底附着力一样，其本质都是通过增大足底与接触面的摩擦力和土壤对足底附属机构的被动土压力来提高其附着能力，但是当山地环境中的坡度在超过30～40度时，机器人足所需的切向推进力超过了地面的内聚力和内摩擦角产生的力，单纯通过优化和设计增加足底附属机构的办法已经难以保证机器人爬上大坡度的斜坡。因此，本发明根据机构学原理，针对大坡度松软地形，设计了一种可主动改变局部地形的机器人足，通过破坏机器人足附着位置的局部地形，减小机器人足底与水平地面的实际夹角，进而减小或消除机器人足稳定附着所需要的切向作用力，尽量依靠支持力保证机器人足的稳定附着。

综上，现有的大爬坡度机器人足难以保证机器人爬上大坡度的斜坡。

发明内容

本发明为解决现有的大爬坡度机器人足存在难以保证机器人爬上大坡度的斜坡的问题，进而提供一种可主动改变软质地形的铣刀式大爬坡度机器人足。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明的可主动改变软质地形的铣刀式大爬坡度机器人足包括直流电动机10、减速器9、减速器固定法兰6、安全离合器19、连接法兰盘20、旋转主轴5、小轴承4、大轴承2、轴承安装法兰3、铣刀式足底1、弹簧减振装置、关节支座15、足踝关节16、腿部连接法兰17和六维力传感器18；所述腿部连接法兰17与足踝关节16装配在一起且二者形成转动副，所述六维力传感器18通过螺钉固定在腿部连接法兰17的上端面上，所述足踝关节16安装在关节支座15上，所述关节支座15的下端通过弹簧减振装置与铣刀式足底1的上端固接；

轴承安装法兰3下部通过套装的大轴承2内嵌在铣刀式足底1的下部，轴承安装法兰3的上部内嵌有小轴承4，所述安全离合器19与所述旋转主轴5由上至下依次设置在铣刀式足底1中心处，旋转主轴5上部通过小轴承4安装在轴承安装法兰3上，旋转主轴5的下端与铣刀式足底1固定连接，旋转主轴5的上端与安全离合器19的下端通过连接法兰盘20固定连接，弹簧减振装置的下套筒8通过圆柱头螺栓7与减速器固定法兰6和轴承安装法兰3固定在一起，减速器9通过螺钉固定在减速器固定法兰6上，减速器9的输出轴与安全离合器19中心孔配合安装在一起，所述直流电动机10的下端安装在减速器9的上端，所述直流电动机10位于弹簧减振装置的下套筒8内，六维力传感器18与直流电动机10电连接。