[發(fā)明專利]一種仿生機器人足墊與地面作用力測試試驗臺

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010011749.1
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111086026A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄒猛;陳朕;郭子琦;朱建中;徐麗涵;周劍飛;韓彥博
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00
• 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)明公開了一種仿生機器人足與地面作用力測試試驗臺，包括機架、土槽、機器人下肢、數(shù)據(jù)采集機構(gòu)；機架包括底層平板、門型框架；底層平板上設(shè)有固定軸承座，土槽底部一端通過連接軸與固定軸承座連接，土槽底部另一端與底層平板之間設(shè)置有千斤頂；門型框架固定在底層平板上，門型框架頂部安裝有直線電缸，機器人下肢通過電缸滑塊與直線電缸連接，機器人下肢位于土槽上方并伸入土槽內(nèi)；數(shù)據(jù)采集機構(gòu)用于采集機器人下肢的足印圖像、運動軌跡，以及運動過程中受力情況。本發(fā)明可獲取機器人在不同條件下的受力情況以及足跡情況。同時，該試驗臺操作簡便，可控變量多，性能安全可靠。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機器人測試領(lǐng)域，具體涉及一種仿生機器人足墊與地面作用力測試試驗臺。

背景技術(shù)

近些年來，仿生足式機器人以其良好的通過性能成為機器人發(fā)展的主流。現(xiàn)有仿生足式機器人，在硬地面(結(jié)構(gòu)化地面)上的機動性和穩(wěn)定性技術(shù)較為成熟，但在松軟地面(沙地、雪地、沼澤、坡地、草地等)上，足式機器人容易打滑、驅(qū)動力不足、沉陷甚至摔倒，機動性和穩(wěn)定性面臨挑戰(zhàn)。因此，有必要研究足墊與軟地面作用關(guān)系，為穩(wěn)定性控制、足墊設(shè)計和步態(tài)規(guī)劃提供依據(jù)。通過單腿土槽試驗獲取足壤作用參數(shù)是重要的解決途徑之一。同時由于機器人的作業(yè)環(huán)境越來越復(fù)雜，為使其能適應(yīng)如草地、沙地、山地等多種復(fù)雜土壤環(huán)境及其地形，需在進行實際生產(chǎn)使用之前通過機器人足墊與不同地面進行試驗，來分析其通過性，并判斷該種足墊是否為在該條件下最優(yōu)足墊。因此，需要一種能夠獲得機器人在不同條件下的運動足印以及受力情況的試驗臺，從而可通過足印及受力來進行分析計算，判斷足式機器人的通過性以及足墊受到一定壓力以及剪切力作用時的力學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有足壤試驗臺不能模擬足式機器人一個步態(tài)周期內(nèi)的行進過程，且不能得到行進過程中的受力以及足印情況，因此無法判斷通過性以及力學(xué)性能等缺陷。本發(fā)明提出一種仿生機器人足墊與地面作用力測試試驗臺，該試驗臺可獲取機器人在不同條件下的受力情況以及足跡情況。同時，該試驗臺操作簡便，可控變量多，性能安全可靠。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種仿生機器人足墊與地面作用力測試試驗臺，包括機架、土槽、機器人下肢、數(shù)據(jù)采集機構(gòu)；所述機架包括底層平板、門型框架；底層平板上設(shè)有固定軸承座，土槽底部一端通過連接軸與固定軸承座連接，土槽底部另一端與底層平板之間設(shè)置有千斤頂；門型框架固定在底層平板上，門型框架頂部安裝有直線電缸，機器人下肢通過電缸滑塊與直線電缸連接，機器人下肢位于土槽上方并伸入土槽內(nèi)；數(shù)據(jù)采集機構(gòu)用于采集機器人下肢的足印圖像、運動軌跡，以及運動過程中受力情況。

進一步地，所述機器人下肢包括連接機架、髖關(guān)節(jié)舵機、大腿機架、膝關(guān)節(jié)舵機、小腿機架、機器人足墊；連接機架與髖關(guān)節(jié)舵機固定端通過螺栓連接；髖關(guān)節(jié)舵機旋轉(zhuǎn)軸與大腿機架過盈配合；大腿機架與膝關(guān)節(jié)舵機固定端通過螺栓連接；膝關(guān)節(jié)舵機旋轉(zhuǎn)軸與小腿機架過盈配合；小腿機架末端連接機器人足墊。

更進一步地，所述數(shù)據(jù)采集機構(gòu)包括三軸力傳感器及相機，三軸力傳感器一端與小腿機架通過螺紋連接，另一端與機器人足墊通過螺紋連接；相機滑動連接在滑軌上，滑軌固定在底層平板上。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1.搭載直線電缸，可使機器人下肢上下運動，便于加載；

2.通過設(shè)置千斤頂，可調(diào)整土槽與水平面角度，模擬不同坡度下機器人足步態(tài)情況。

3.機器人下肢使用髖關(guān)節(jié)舵機以及膝關(guān)節(jié)舵機，使該機器人步態(tài)可調(diào)節(jié)，模擬不同速度下運動情況，且運行穩(wěn)定。

4.三軸力傳感器與機器人足墊和小腿機架通過螺紋配合相連，方便更換不同種類足墊進行實驗。

5.相機滑動連接在滑軌，可沿滑軌上下移動，使相機獲取不同位置足跡圖像,三軸力傳感器與膝關(guān)節(jié)舵機以及足墊相連，可隨時獲取足墊受力情況。

附圖說明