[发明专利]仿生感应狗足结构及多维力测试方法

说明书

本发明提供了一种涉及足式机器人技术领域的机器狗的仿生感应狗足结构及多维力测试方法，包括弹性足垫、连接件、周围传感器支撑件、狗小腿、拉压传感器以及周围传感器，弹性足垫通过周围传感器支撑件一端包裹，周围传感器安装在弹性足垫和周围传感器支撑件之间，感知水平面方向力；弹性足垫内的连接件与拉压传感器一端，拉压传感器另外一端与狗小腿相连，感知垂直方向的拉力和压力。采用分压电路和差分电路，分别对水平面感知力的传感器和垂直方向的拉压传感器进行信息采集，结合位置信息和方向信息，建立多维力函数关系。本发明使得机器狗能够仿生狗足感知水平面方向的力和垂直方向的力，扩展机器狗对环境的自主判断能力。

技术领域

本发明涉及足式机器人技术领域，具体地，涉及仿生感应狗足结构及多维力测试方法。

背景技术

足式机器人是采用两足、四足或更多足等足式运动的机器人。足底力的测试是关键，直接影响机器人行走的平衡控制。

目前，足式机器人的足端常采用弹性材料如橡胶等制成，并且可以通过足端接触地面产生形变，引起足端内气压值的改变，来实现对足端力采集的目的；如申请号为201921416157.7的中国专利公开了一种足端结构，通过压力信号采集板、气管和弹性材料制成的足端来达到对足端力采集的目的。但是，由于该方案中，足端为橡胶等弹性材料制成，其安装固定多采用胶水粘结，长期使用后，足端容易脱落，影响足端的使用寿命，并且采用胶水粘接，不利于足端的更换。进一步，粘结处在足端的频繁变形情况下，容易破裂漏气，同样影响对足端的力采集。

专利CN201721328994.5介绍了一种机器人足端结构，包括用于和机器人腿部连杆相连接的足基座总成、用于缓冲传递冲击力的足垫和保护罩总成，所述足基座总成内的传感部件上设有能产生较大变形的敏感部，所述敏感部由高屈服强度材料制成，所述敏感部表面粘贴有应变桥；所述足垫传递足受到的支撑力到足基座总成，使敏感部产生较大变形，从而通过应变桥检测到足端支撑力的大小。集力传感器与足端为一体，零部件少，结构简单，能够有效减轻机器人足端的重量与体积，便于生产制造，力传感器过载能力强不易失效，制造成本低。但是由于传感器内嵌，外部作用力不垂直时，有分力存在，难以准确测量所受作用力。

专利CN201921416157.7介绍了一种新型足端力采集装置，包括第一连杆、压力信号采集板、与所述第一连杆转动连接的第二连杆和气管，所述第二连杆端部固定设有弹性足垫，所述弹性足垫设有气腔，所述气管一端与所述气腔连通，另一端与所述压力信号采集板连接；所述弹性足垫接触地面产生形变挤压所述气腔，所述压力信号采集板通过所述气管测得所述气腔内的压力值变化，实现对所述弹性足垫所受力的信号采集。根据气压变化，可得出所述弹性足垫所受的力。气腔可直接在原有的弹性足垫内设计，不需要增加额外的零部件，力采集结构和方式简洁可靠，成本低。但是测力种类单一，只能测一种力，无法实现多种力的测试。

针对上述问题，本发明提出了一种机器狗的仿生感应狗足结构设计及多维力测试方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，要解决现有狗足仿生感知功能差的问题，本发明的目的是提供一种仿生感应狗足结构及多维力测试方法。

根据本发明提供的一种机器狗的仿生感应狗足结构，包括弹性足垫、连接件、周围传感器支撑件、狗小腿、拉压传感器以及周围传感器，弹性足垫通过周围传感器支撑件一端包裹，周围传感器安装在弹性足垫和周围传感器支撑件之间，连接件连接于弹性足垫内，连接件穿过周围传感器支撑件与拉压传感器一端相连，拉压传感器另一端与狗小腿相连；

周围传感器感知水平面方向力，拉压传感器感知垂直方向的拉力和压力，采用分压电路和差分电路分别对周围传感器和拉压传感器进行信息采集，结合水平位置分布信息和垂直方向信息，建立多维力函数关系，运用于机器狗四肢的运动控制。

优选的，周围传感器支撑件固定在连接件上，连接件固定安装在弹性足垫上引出连接部分，周围传感器支撑件与拉压传感器无受力关系。