[發(fā)明專利]一種適應(yīng)軟土地面的氣動式機(jī)器人腳掌

有效

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• 申請日: 2017-05-04
• 公開（公告）號: CN107128392B
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何鋼;姜君;曹釗源;朱燈林
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)常州校區(qū)
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 常州市科誼專利代理事務(wù)所 32225
• 代理人: 孫彬

本發(fā)明公開了一種適應(yīng)軟土地面的氣動式機(jī)器人腳掌，包括上底蓋、導(dǎo)氣柱、若干上腳趾板、若干下腳趾板、氣囊、下底蓋、若干SMA彈簧。本發(fā)明與地面接觸時(shí)，膨脹氣囊壓縮排氣，起到緩沖減震的作用，同時(shí)SMA彈簧通電伸長，腳趾板向外展開，并且隨著接觸程度的增加，參與接觸的工作面也在增加，增大了接觸面積，下腳底板的兩個工作面呈鈍角，使得其在接觸到一定程度時(shí)成爪狀將周圍土壤合攏到腳掌下方，起到聚土固土作用，提高了機(jī)器人腳掌支撐的穩(wěn)定性，離開地面時(shí)，SMA彈簧斷電，導(dǎo)氣管向氣囊中通氣，腳掌恢復(fù)到接觸前的膨脹狀態(tài)，準(zhǔn)備下一次的接觸，對于每次與軟土地面的接觸都有緩沖防震、聚土固土的過程，保證了腳掌行走支撐的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種適應(yīng)軟土地面的氣動式機(jī)器人腳掌，屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，機(jī)器人的移動方式主要有輪式、履帶式和腿式，而野外作業(yè)特種機(jī)器人行走中仍存在較多問題。在面對沼澤、沙漠等復(fù)雜環(huán)境時(shí)，機(jī)器人對于地形的適應(yīng)問題尤為突出，傳統(tǒng)輪式機(jī)器人難以解決該問題，履帶式機(jī)器人雖然可以大幅度降低對地形的要求，但也存在靈活性差、維護(hù)成本高等缺點(diǎn)；腿式機(jī)器人由于每條腿能實(shí)現(xiàn)不同的動作，可以依靠腿的協(xié)調(diào)動作，離散地與不同地面接觸，因此腿式機(jī)器人的地形適應(yīng)能力更強(qiáng)。改進(jìn)腿式機(jī)器人的腳掌和腳趾結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，改善其腳部的防沉陷性能，是提高復(fù)雜軟土環(huán)境下機(jī)器人行走穩(wěn)定性的重要途徑。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種適應(yīng)軟土地面的氣動式機(jī)器人腳掌，提高機(jī)器人對軟土地面情況的適應(yīng)能力，增強(qiáng)其地面支撐的可靠性，使其在軟土等復(fù)雜地形環(huán)境下具有更穩(wěn)定的行走能力。

一種適應(yīng)軟土地面的氣動式機(jī)器人腳掌，包括上底蓋、導(dǎo)氣柱、若干上腳趾板、若干下腳趾板、氣囊、下底蓋、若干SMA彈簧；所述氣囊上口和下口分別與上底蓋和下底蓋密封連接；所述上腳趾板與上底蓋周邊鉸接，同時(shí)上腳趾板下表面與氣囊的外側(cè)面粘合連接，所述下腳趾板與下底蓋周邊鉸接，同時(shí)下腳趾板上表面與氣囊外側(cè)面粘合連接，所述上腳趾板與下腳趾板之間為鉸鏈連接；所述導(dǎo)氣柱兩端分別安裝在上底蓋和下底蓋的中心孔處，并與下底蓋固連， 所述SMA彈簧設(shè)置在氣囊內(nèi)，且SMA彈簧一端套接在導(dǎo)氣柱上，另一端固連在氣囊內(nèi)側(cè)壁上。

優(yōu)選地，所述下腳趾板包括第一工作腳趾板和第二工作腳趾板，且第一工作腳趾板與第二工作腳趾板呈鈍角固定連接，下底蓋底面、下腳趾板的第一工作腳趾板底面和第二工作腳趾板底面均為工作面。

優(yōu)選地，所述上底蓋和下底蓋的上下表面中心處均設(shè)有凸起圓臺，其中，上底蓋下表面和下底蓋上表面上的凸起圓臺均位于氣囊內(nèi)部，且處于氣囊內(nèi)部的凸起圓臺上設(shè)有容納SMA彈簧的凹槽。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)氣柱中空，且下底蓋上表面的凸起圓臺與導(dǎo)氣柱連接處有圓周方向的導(dǎo)氣通道。

優(yōu)選地，上底蓋和下底蓋上設(shè)有供氣囊上下口封閉連接的溝槽。

優(yōu)選地，所述上腳趾板、下腳趾板和SMA彈簧數(shù)目相對應(yīng)，共有三組。

優(yōu)選地，所述氣囊形狀為圓柱型。

有益效果：本發(fā)明采用一種適應(yīng)軟土地面的氣動式機(jī)器人腳掌，當(dāng)其與地面接觸時(shí)，膨脹氣囊壓縮排氣，起到緩沖減震的作用，同時(shí)SMA彈簧通電伸長，腳趾板向外展開，并且隨著接觸程度的增加，參與接觸的工作面也在增加，增大了接觸面積，下腳底板的兩個工作面呈鈍角，使得其在接觸到一定程度時(shí)成爪狀將周圍土壤合攏到腳掌下方，起到聚土固土作用，提高了機(jī)器人腳掌支撐的穩(wěn)定性，離開地面時(shí)，SMA彈簧斷電，導(dǎo)氣管向氣囊中通氣，腳掌恢復(fù)到接觸前的膨脹狀態(tài)，準(zhǔn)備下一次的接觸，對于每次與軟土地面的接觸都有緩沖防震、聚土固土的過程，保證了腳掌行走支撐的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的機(jī)器人腳掌膨脹狀態(tài)示意圖；

圖2是本發(fā)明的機(jī)器人腳掌壓縮狀態(tài)示意圖；