[發明專利]一種足部結構及多足機器人

有效

• 申請號: 202111302806.2
• 申請日: 2021-11-05
• 公開（公告）號: CN113895539B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 楊陽;張金林;向星燦;葉鵬
• 申請（專利權）人: 廣東博智林智能制造有限公司
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 北京市京大律師事務所 11321
• 代理人: 沈克琪

本申請提供一種足部結構及多足機器人。足部結構包括足部主體、多個支撐腿、彈性件和檢測裝置。當足部結構在行走面行走時，多個支撐腿的第二抵接部先接觸到行走面，在沖擊力作用下，第二抵接部和第一抵接部沿著樞接部做杠桿運動，使第一抵接部擠壓彈性件，彈性件一方面吸收和衰減剩下的沖擊力及震動，另一方面擠壓檢測裝置，檢測裝置將檢測到的彈性件力或距離數據的變化傳遞給控制系統，進而判斷并精準控制足部觸地狀態。本申請足部結構在各個方向都能起到較好的緩沖減震效果，足端抓地穩定性好，而且可以通過精準檢測并控制抓地力，精準的控制足端穩定觸地行走。

技術領域

本申請涉及機器人領域，具體而言，涉及一種足部結構及多足機器人。

背景技術

隨著科技的不斷進步，仿生機器人被國內外眾多企業、研究所和高校廣泛關注，鑒于足式機器人應用場景較為多樣化，有凹凸不平的坑洼地面、樓梯、鵝卵石路面、斜坡等，在這些路面上行走時，會受到來自垂直地面方向和水平方向的沖擊力，該沖擊會導致足端和地面之間產生較大滑移，從而使機器人自身姿態失穩。機器人大腿和小腿的擺動，又會導致機器人不平衡力的增加，加劇機器人自身抖動；而機器人足端直接和地面產生接觸，為機器人提供穩定支撐及摩擦，是仿生機器人的核心組件之一；如果足端無法快速吸收、衰減來自地面的沖擊力，這部分力將會通過腿部連桿傳遞到電機及軀干，將會使機器人電機及軀干承受較大的沖擊力，而導致本體產生抖動，增加控制難度及結構件的損壞風險。同時，機器人靠足端支撐于地面，機器人運動時足端和地面處于摩擦狀態，足端屬于易磨損部件；因此，一個性能優良的足端不僅可以有效的吸收、衰減來自地面的沖擊力，同時可以衰減足式機器人自身電機、減速機、大腿和小腿動擺動產生的動不平衡力引起的振動，還可以減少足端在地面上的滑移，提高自身姿態穩定性和減小控制難度，而且還具有良好的耐磨性能。

鑒于以上問題，目前本領域常規做法為采用空心球形橡膠加充氣的結構，然后將橡膠用膠水粘接在足端，橡膠自身作為一個充氣彈簧來達到緩沖減震的目的；但是該類足端在反復沖擊力下，易出現脫膠，而且該類足端氣壓過大，反彈力也比較大，會使橡膠和地面之間產生較大滑移，胎壓過低，又會導致足端變形較大，一旦出現漏氣，足端會失效；也有一些直接或間接利用彈簧與足端連接來緩沖減震，但彈簧的調整力忽大忽小，不穩定也不好控制，無法做到精準控制；還有一些足部在與地面接觸時，利用膨脹氣囊壓縮排氣，起到緩沖減震的作用，同時腳趾板向外展開，達到緩沖防震效果，但膨脹氣囊耐磨性能差、壽命短，而且每次足部與地面接觸都要充氣排氣，操作較復雜。

發明內容

本發明的發明目的在于：針對現有足式機器人的足端在觸地行走時，易受各個方向的沖擊力，難以各個方向都進行很好的緩沖減震，導致自身姿態穩定性差及控制難度大，足端各個方向抓地力不穩定，忽大忽小，難以精準檢測抓地力并精準控制其穩定行走的問題，提供一種在各個方向都能起到較好的緩沖減震效果，足端抓地穩定性好，而且可以通過精準檢測并控制抓地力，精準的控制足端穩定觸地行走。

為此，本發明對現有多足機器人的足端結構進行了全新的設計，具體方案如下：

第一方面，本申請提供了一種足部結構，供物體接觸行走面，包括：

足部主體，所述足部主體設有第一安裝槽以及周向圍繞形成所述第一安裝槽的側壁；定義垂直于所述行走面的方向為支撐方向，所述第一安裝槽沿著支撐方向具有相對設置的頂壁和底壁；

多個支撐腿，每一所述支撐腿包括樞接部，樞接于所述第一安裝槽的側壁，自所述樞接部朝向所述第一安裝槽內延伸形成第一抵接部，自所述樞接部遠離所述第一安裝槽且朝向所述行走面延伸形成第二抵接部，以接觸所述行走面，每一所述支撐腿的所述第一抵接部和所述第二抵接部被構造成沿著所述樞接部做杠桿運動；

彈性件，收容于所述第一安裝槽內，至少部分的所述彈性件設置于多個所述支撐腿的多個所述第一抵接部內側且能夠沿著所述第一抵接部的樞轉路徑發生彈性形變；