[發明專利]一種用于足式機器人的腳接觸式傳感裝置

在審

• 申請號: 202011359514.8
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112356943A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 張顯宇;謝冰鑫;趙俊;侯勁;王小剛;董原;趙海宏;楊中凡
• 申請（專利權）人: 四川輕化工大學;自貢藝洋科技有限公司
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

本發明提供了一種用于足式機器人的腳接觸式傳感裝置，其包括鏡像對稱設置的左支撐腿和右支撐腿，左支撐腿和右支撐腿均設置有支撐件，右支撐腿和右支撐腿之間設置有套設于足端外圈支撐殼，足端外圈支撐殼內壁和兩個支撐件外壁之間設置有彈性元件，足端外圈支撐殼內部設置有隔板，隔板的兩側分別設置有紅外線發射管和紅外線接收管，通過紅外線接收管是否接收到紅外線發射管，判斷足式機器人腳端是否接觸；本發明具有結構簡單、靈敏度高、響應時間短、功能可靠、性能穩定、使用壽命長等優點，同時感應測量范圍廣，可以精確測出足式機器人腳端的接觸信息，適用于復雜崎嶇的地形。

技術領域

本發明涉及機器人傳感器領域，特別是涉及一種用于足式機器人的腳接觸式傳感裝置。

背景技術

隨著我國科研水平不斷提高，我國機器人研究領域出現井噴式的發展，而在機器人研究領域中，如何控制機器人行走是一個難度較大的問題，比如說機器人在崎嶇的地形中運動，機器人足部與地面的接觸點通常是不可預測的，在缺少確定的機器人與地面接觸的反饋信息時，機器人無法判斷出確定當前狀態是否已經完成觸地、或在當前狀態完成前如果遇到已經觸地，機器人無法做出下一步動作而導致機器人足部會發生打滑和反作用力，使得機器人失去平衡難以繼續行走；現有技術中，為了獲得機器人足部與地面接觸信息，使用壓力傳感器來采集機器人足部與底面之間的接觸信息，但是壓力傳感器存在測量范圍窄，且壓力傳感器用于測量豎直方向上的接觸信息，不適應于崎嶇的地形中，壓力傳感器抗沖擊能力弱、易于損壞、結構復雜、維護保養成本高。

發明內容

針對現有技術中的上述問題，本發明提供了一種用于足式機器人的腳接觸式傳感裝置，解決了現有技術中的機器人足端傳感器在復雜崎嶇的地形無法準確檢測出接觸信息的問題。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

提供一種用于足式機器人的腳接觸式傳感裝置，其包括鏡像對稱設置的左支撐腿和右支撐腿，左支撐腿和右支撐腿頂部用于連接足式機器人腳端，左支撐腿和右支撐腿的足端部內壁側面上均凸起設置有一個橫截面為圓環結構的支撐件；右支撐腿和右支撐腿之間設置有足端外圈支撐殼，足端外圈支撐殼為兩端具有開口的中空圓柱結構，足端外圈支撐殼套設于兩個支撐件上，足端外圈支撐殼內壁和兩個支撐件外壁之間設置有彈性元件，彈性元件分別與足端外圈支撐殼內壁和兩個支撐件外壁接觸；足端外圈支撐殼內部設置有一塊圓形隔板，隔板圓心處設置有一個通孔，通孔的直徑為1mm，兩個支撐件的中心軸線與隔板的中心軸線共線；

兩個支撐件的內環中心處分別設置有一個紅外線發射管和一個紅外線接收管，紅外線發射管和紅外線接收管與信號處理模塊電性連接。

在足式機器人的腳端裝配上本方案提供的腳接觸式傳感器裝置，腳接觸式傳感器裝置的工作原理為：當足式機器人足端接觸到障礙物時，接觸位置的彈性元件被壓縮，足端外圈支撐殼整體向上移動，隔板中間的通孔也會向上移動，紅外線發射管和紅外線接收管之間的光路斷開，紅外接收管沒有電流產生，信號處理模塊輸出低電平；足式機器人接收到觸地信號；當足式機器人提腳后，彈性元件恢復，紅外線發射管產生的紅外光線通過隔板中間的通孔到達紅外接線收管，此時紅外接線收管接收到紅外光線產生光電流，信號處理模塊輸出高電平，足式機器人接收到離地信號。

足端外圈支撐殼設置為兩端具有開口的中空圓柱結構，使得與外界障礙物的接觸面積增大，沿足端外圈支撐殼的圓周的各個方向，都可以檢測出機器人足端是否有接觸障礙物的現象，可以在復雜崎嶇的地形中準確檢測出足式機器人腳端的接觸信息。

進一步地，作為彈性元件的一種具體實施方式，彈性元件為多根圓柱彈簧，多根圓柱彈簧沿足端外圈支撐殼中心軸線環形均布，圓柱彈簧一端與足端外圈支撐殼內壁接觸，另一端與支撐件外壁接觸。多根圓柱彈簧圓周均勻分布，使受力對稱相等，以提高檢測的準確性。