[發明專利]一種機器人的足端機構

有效

• 申請號: 201310078641.4
• 申請日: 2013-03-11
• 公開（公告）號: CN103204191A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 王福吉;賈振元;寧福達;李明星;馬建偉;許強
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞

技術領域

本發明屬于機器人技術領域，具體涉及一種多足步行機器人的足端機構，該機構能根據地面的具體情況進行調整，具有較好的靈活性和自適應性。

背景技術

機器人一般分為輪式機器人、履帶式機器人和多足式機器人三類。在堅硬平整的路況上，輪式機器人和履帶式機器人移動速度快，并具有較高的穩定性和持續性。然而在崎嶇不平的山丘或沼澤等非理想的環境下，車輪和履帶的作用將嚴重喪失，移動效率大大降低。相對于前兩種運動方式的機器人，多足式機器人可通過離散的落足點跨越障礙、攀登階梯、跋涉沼澤等，在復雜地貌上可以找到使機體穩定的支撐點，此外該類機器人還可以通過調節自身重心以免機體傾覆，具有較高的自適應性。

近年來，由于多足機器人在行走環境適應性和靈活性方面突顯出很強的優勢而受到越來越多的關注和研究。美國波士頓動力研究公司開發的四足軍用機器人“Big?dog”，堪稱足式機器人的典范。該機器人可在復雜的硬路面下實現站立、蹲下、行走、小跑、跳躍和越障等動作，但在一些松軟路面下，該機器的球形足端因具有較小的接觸面積而極易深陷其中，行走較為困難；日本東京工業大學的機器人之父Shigeo?Hirose教授等人研制了一系列名為“TITAN”的多足機器人，其中第14代機器人可實現的最大載重為7噸，但足端采用的是十字結構，故只能在正交方向上實現擺動，而不能實現任意方向上的轉動，自適應性不是很好。

公布號為CN?102001370A，公布日為2011.04.06的發明專利《六足機器人的足端機構》中對六足機器人的足部機構進行了設計，在剛度較低的松軟地面上，該足端機構具有較大的接觸面積和較高的環境適應性，并可以根據實時狀態進行參數調整，繞豎直方向轉動性能較好，但在其他方向上擺動的靈活性一般。

隨著足式機器人作業環境對地貌等因素的要求不斷提高，迫切需要設計一種可以同時適應不同地面，具有減震、防滑以及任意方向大角度轉動等特殊功能的步行機器人足端機構。

發明內容

本發明要解決的技術難題是：克服現有技術的不足，針對目前多足機器人足端機構存在的自由度少，自適應性較差等問題，發明了一種新型的足端機構。該足端機構采用球形關節，結構簡單具有較強的靈活性，可實現任意方向大角度的擺動和豎直方向上的旋轉，適用于復雜的工況環境。足底腳墊與地面接觸面積較大，提高了移動的穩定性并降低了對地壓力。足底腳墊具有較好的紋理，增大了足端行走的摩擦力，使其具有一定的防滑功能。此外該足端機構具有橡膠減震器和三向測力傳感器，前者可減少機器人行走過程中地面對足端的沖擊，在各異的路面環境下具有較強的適應性，后者可以測量足端在移動過程中的受力情況，將實時的力信號傳輸給控制系統，以更好地調整機器人行走姿態。