[發明專利]雙足機器人整體式結構仿人足腳板系統

有效

• 申請號: 202210906552.3
• 申請日: 2022-07-29
• 公開（公告）號: CN115214818B
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 付宜利;李旭;孫俊寶
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 哈爾濱市松花江聯合專利商標代理有限公司 23213
• 代理人: 張利明

1.一種雙足機器人整體式結構仿人足腳板系統，其特征在于包括分體式外殼后段(1)、腳踝連接件(2)、三維力傳感器(3)、IMU姿態傳感器(4)、仿人足骨架(5)、分體式外殼前段(6)、DSP信息采集控制器(7)、足底壓力信號處理電路(8)、足底前段薄膜壓力傳感器(9)、橡膠足墊(10)、三維力信號處理電路(11)和足底后段薄膜壓力傳感器(12)，

橡膠足墊(10)分為順序連接的腳掌對應段、足弓對應段和足跟對應段；所述腳掌對應段上設置足底前段薄膜壓力傳感器(9)，足跟對應段上設置足底后段薄膜壓力傳感器(12)；

所述仿人足骨架(5)具有仿人足結構的足弓彎曲，包括順序連接的腳掌段、足弓段和足跟段；腳掌段對應設置在足底前段薄膜壓力傳感器(9)上，足弓段內凹彎曲，足跟段對應設置在足底后段薄膜壓力傳感器(12)上；仿人足骨架(5)的足跟段內設置多個承重圓柱平臺；

所述足跟段內設置三維力傳感器(3)，三維力傳感器(3)的工作平面上設置腳踝連接件(2)，腳踝連接件(2)用于與機器人小腿連接；所述工作平面表面精加工，感知腳踝處受力情況；

仿人足骨架(5)內設置IMU姿態傳感器(4)、DSP信息采集控制器(7)、足底壓力信號處理電路(8)和三維力信號處理電路(11)；

分體式外殼后段(1)與分體式外殼前段(6)在腳踝處分體，可拆卸連接，安裝在仿人足骨架(5)上形成整體外殼；

三維力傳感器(3)用于感知腳踝處受力信號，腳踝處受力信號經三維力信號處理電路(11)處理后，傳遞至DSP信息采集控制器(7)；

IMU姿態傳感器(4)用于感知仿人足骨架(5)的三維運動姿態信號，并傳遞至DSP信息采集控制器(7)；

足底前段薄膜壓力傳感器(9)和足底后段薄膜壓力傳感器(12)分別用于感知仿人足骨架(5)腳掌段和足跟段承受的壓力信號，所述壓力信號經足底壓力信號處理電路(8)處理后，傳遞至DSP信息采集控制器(7)。

2.根據權利要求1所述的雙足機器人整體式結構仿人足腳板系統，其特征在于，

所述仿人足骨架(5)基于原始骨架結構進行拓撲優化減重與曲面建模重構獲得；其中曲面建模重構包括對原始骨架結構進行有限元分析，在受力和空間的約束條件下迭代，最終確定仿人足骨架(5)的結構。

3.根據權利要求2所述的雙足機器人整體式結構仿人足腳板系統，其特征在于，

所述仿人足骨架(5)的材質為鈦合金；采用3D打印技術獲得鈦合金骨架本體，在鈦合金骨架本體上采用噴丸工藝進行加工，獲得仿人足骨架(5)。

4.根據權利要求3所述的雙足機器人整體式結構仿人足腳板系統，其特征在于，

所述DSP信息采集控制器(7)采用CAN總線與機器人上位機控制器通信。

5.根據權利要求4所述的雙足機器人整體式結構仿人足腳板系統，其特征在于，所述足底前段薄膜壓力傳感器和足底后段薄膜壓力傳感器集成在一片薄膜上，根據人足受力位置采用印刷工藝設置受力位點。

6.根據權利要求5所述的雙足機器人整體式結構仿人足腳板系統，其特征在于，

所述受力位點為6個。

7.根據權利要求6所述的雙足機器人整體式結構仿人足腳板系統，其特征在于，

所述DSP信息采集控制器(7)根據接收的信息獲得腳板受力信息與姿態信息的聯合感知，并將接收的信息進行融合處理，獲得足底信息處理結果，傳遞至機器人上位機控制器。