[發(fā)明專利]一種仿生減振緩沖足

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710548916.4
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107364505B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田為軍;張琪;楊震;叢茜;李明
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 杜森垚

本發(fā)明公開了一種仿生減振緩沖足，包括連接塊、減振緩沖墊、足底、球蓋、鋼球和螺釘。本發(fā)明源于山羊足蹄匣形態(tài)與微觀傾斜孔結(jié)構(gòu)在減振緩沖中的作用機理，從山羊蹄匣微觀傾斜孔結(jié)構(gòu)考慮，設(shè)計了帶傾斜孔的減振緩沖墊，起緩沖、減振的作用；從山羊蹄匣形態(tài)考慮，足底下表面設(shè)計成凸起的傾斜面，通過足底旋轉(zhuǎn)、擠壓松軟地面起吸收沖擊振動的作用。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，有利于降低機器人行走或奔跑過程中受到地面的沖擊振動。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于足式機器人領(lǐng)域，特別涉及足式機器人的仿生減振緩沖足，可用于降低地面沖擊振動對足式機器人上部主動控制及其機身的影響。

背景技術(shù)

足式機器人的靈活行動能力與強適應(yīng)環(huán)境能力是輪式機器人無可比擬的，因此其具有十分廣泛的應(yīng)用前景。但是足式機器人在行走的過程中，足端受到地面的振動沖擊，會影響各個主動控制元器件，例如傳感器、伺服驅(qū)動部件等。為了抑制地面沖擊振動對足式機器人的行走穩(wěn)定性影響，目前國內(nèi)外有如下幾種主要方法：一是模擬仿造動物腳底的柔性支撐。采用如橡膠等具有一定阻尼的彈性體，通過柔性足墊來吸收沖擊振動能量，雖然具有一定的緩沖作用，但由于橡膠等彈性體是非線性材料，對主動控制的關(guān)節(jié)將產(chǎn)生非線性的旋轉(zhuǎn)運動，在關(guān)節(jié)主動控制上帶來了困難。二是采用力矩補償控制法。如根據(jù)肌肉的彈性變化的特征，在擺動腳落地時采用力位混合控制，借此來降低腳部與地面的沖擊力。但是在路面情況比較復(fù)雜的情況下，其計算量也十分巨大，對控制形成較大的困難。三是運動控制法。該方法模擬腳底一半先著地，之后逐步過渡至另一半，如HONDA足式機器人是通過計算擺動腳和身體之間的相對位置，來控制落地時的位置，以此緩沖地面的沖擊力。但是關(guān)節(jié)各部件相互的耦合關(guān)系，會造成碰撞現(xiàn)象，難以保證運動精度。

因此研發(fā)一種能夠有效吸收沖擊振動能量，并且對其余關(guān)節(jié)及其機身運動影響較小的減振足，具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決地面沖擊振動對足式機器人各關(guān)節(jié)及其機身的振動影響，提高足端沖擊振動吸收能力，而提供一種具有良好減振緩沖能力的仿生減振緩沖足。

本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：

一種仿生減振緩沖足，包括連接塊、減振緩沖墊和足底，減振緩沖墊由彈性材料加工而成，減振緩沖墊的上下表面分別與連接塊和足底粘結(jié)在一起，減振緩沖墊套在足底外周，連接塊下部插入足底內(nèi)圓柱孔，且連接塊與足底內(nèi)圓柱孔通過鋼球滾動連接。

進一步地，所述仿生減振緩沖足還包括球蓋，球蓋與連接塊底部通過螺釘連接，鋼球安裝在連接塊和球蓋之間形成的環(huán)形鋼球槽內(nèi)，使足底內(nèi)圓柱面與鋼球進行點接觸。

進一步地，所述減振緩沖墊呈圓環(huán)柱型，減振緩沖墊圓環(huán)周上分布有多個間距相等且與圓環(huán)經(jīng)線成一定角度傾斜設(shè)置的貫穿孔。

進一步地，所述足底底部設(shè)有足底凸起，足底凸起底部加工有扇葉結(jié)構(gòu)，且各扇葉葉片設(shè)有傾斜面，所述傾斜面的輪廓曲線由山羊蹄匣的輪廓線擬合而成。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：可用于足式機器人足部設(shè)計，在機器人行走和奔跑過程中，通過仿生減振緩沖足的減振緩沖墊的變形和足底的旋轉(zhuǎn)吸收部分沖擊振動。其次在松軟地面足底旋轉(zhuǎn)過程中下表面的傾斜面會擠壓泥土，使泥土層發(fā)生形變而吸收沖擊振動的能量。從而降低地面沖擊振動對上部主動控制及其機身的影響，實現(xiàn)沖擊振動削弱效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種仿生減振緩沖足的正視圖：

圖2是本發(fā)明的一種仿生減振緩沖足的剖視圖：

圖3是本發(fā)明的一種仿生減振緩沖足的仰視圖：

圖4是本發(fā)明的足底凸臺葉片傾斜面受力分析簡圖：

圖5是為本發(fā)明的立體圖。

圖6是為本發(fā)明的立體圖。

圖中：