[發(fā)明專利]一種多足步行機(jī)器人腳

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110451677.3
• 申請(qǐng)日: 2011-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN102530121A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金波;陳剛;陳誠(chéng);陳鷹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): B62D57/032
• 分類號(hào): B62D57/032
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多足步行機(jī)器人腳。

背景技術(shù)

移動(dòng)機(jī)器人所采用的運(yùn)動(dòng)方式主要包括輪式、履帶式、足式、混合式等運(yùn)動(dòng)形式。對(duì)于輪式機(jī)器人，自車輪問世以來(lái)，它在堅(jiān)硬平地上運(yùn)動(dòng)是十分可靠的。但是在不平地面上行駛時(shí)，輪式機(jī)器人的能耗將大大增加，而在松軟地面或嚴(yán)重崎嶇不平的地形上，車輪的作用也將嚴(yán)重喪失，移動(dòng)效率大大的降低。履帶式機(jī)器人使車身載荷分布在一塊較大的面積上，相當(dāng)于一種為輪子鋪路的裝置，并且可產(chǎn)生較大的推進(jìn)力，可在松軟地面上行走，而不至于陷入其中，但履帶式機(jī)器人在不平地面上的機(jī)動(dòng)性仍然很差，而且機(jī)器人機(jī)身晃動(dòng)嚴(yán)重。相對(duì)于輪式、履帶式等類型的地面移動(dòng)機(jī)器人，多足步行機(jī)器人具有諸多優(yōu)點(diǎn)。首先，該類機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)時(shí)僅需要一些離散的點(diǎn)來(lái)供其落足，從而成功通過崎嶇、松軟或泥濘的地面。其次，該類機(jī)器人可以通過調(diào)節(jié)自身重心而避免傾覆，具有更高的穩(wěn)定性。多足步行機(jī)器人在環(huán)境適應(yīng)性和運(yùn)動(dòng)靈活性方面更具優(yōu)勢(shì)，也因其在復(fù)雜地表上更強(qiáng)的行走能力而受到了廣泛重視。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的進(jìn)步，多足步行機(jī)器人技術(shù)更是快速發(fā)展，多足步行機(jī)器人已在軍事國(guó)防、生物醫(yī)學(xué)、航空航天、工業(yè)農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都有了廣泛的應(yīng)用。

自20世紀(jì)80年代機(jī)器人學(xué)開拓者、美國(guó)著名機(jī)器人學(xué)家R．B．McGhee等開始研究四足步行機(jī)器人以來(lái)，多足步行機(jī)器人的研究一直受到眾多學(xué)者的關(guān)注。多足步行機(jī)器人發(fā)展至今其腳結(jié)構(gòu)主要有兩種形式：平底足端式腳和球形足端式腳。在國(guó)外，Dillmann等人研制的仿哺乳動(dòng)物四足步行機(jī)器人BISAM采用球形足端式腳結(jié)構(gòu)；日本東京工業(yè)大學(xué)機(jī)器人之父Shigeo?Hirose教授等人研制的TITAN系列四足步行機(jī)器人采用平底足端式腳結(jié)構(gòu)；西班牙CSIC研究議會(huì)的IAI研究中心Gonzalez?de?Santos團(tuán)隊(duì)相繼研制成功了掃雷機(jī)器人Silo4?和Silo6，其中四足步行機(jī)器人Silo4的腳為平底足端式腳結(jié)構(gòu)，而后續(xù)研究完成的六足步行機(jī)器人Silo6則采用了球形足端式腳；Boston?Dynamics公司推出的BigDog軍用機(jī)器人和小型四足步行機(jī)器人LittleDog則都采用球形足端式腳結(jié)構(gòu)。在國(guó)內(nèi)，北京理工大學(xué)研制的仿生六足步行機(jī)器人的腳為球形足端式腳結(jié)構(gòu)；華中科技大學(xué)的陳學(xué)東等人研制的MiniQuad可重構(gòu)多足步行機(jī)器人同樣采用了球形足端式腳結(jié)構(gòu)。

球形足端式腳相對(duì)于平底足端式腳結(jié)構(gòu)具有顯著的優(yōu)越性。首先，平底足端式腳結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而球形足端式腳結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊；其次，平底足端式腳中的被動(dòng)關(guān)節(jié)容易造成多足步行機(jī)器人在行走的過程中被絆倒，因此也限制了機(jī)器人腳的運(yùn)動(dòng)范圍。雖然球形足端式腳具有眾多優(yōu)點(diǎn)，但是現(xiàn)有的球形足端式腳結(jié)構(gòu)也存在一些亟待解決的問題，如球形足端式腳結(jié)構(gòu)中缺乏有效的緩沖、減震、防滑設(shè)計(jì)，地面對(duì)腳的作用力的測(cè)量過程復(fù)雜、精度低、可靠性不高。球形足端式腳結(jié)構(gòu)需要進(jìn)一步設(shè)計(jì)研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種克服以上問題的多足步行機(jī)器人腳。本發(fā)明采用球形足端式腳結(jié)構(gòu)，由多足步行機(jī)器人腳機(jī)械裝置和多足步行機(jī)器人腳測(cè)力裝置組成。