專利名稱：一種雙足跑步機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙足跑步機(jī)器人。
背景技術(shù)：
目前國際上機(jī)器人的跑步速度一般在1.3m/s以下，與成人跑步的平均速度4m/s尚有較大差距。這主要是由于機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)快速跑步存在著許多難題有待解決，而機(jī)器人跑步時的著地沖擊引起的振動就是亟待解決的難題之一。機(jī)器人在跑步過程中，在飛行階段的末端時刻，腳底和地面接觸的瞬間，由于腳掌和地面產(chǎn)生碰撞，其速度瞬間變?yōu)榱悖饳C(jī)器人振動，甚至造成機(jī)器人失去穩(wěn)定而摔倒。本田公司對ASMO的行走速度與腳板所受地面碰撞沖擊力進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)行走速度在
0.5 lm/s時，腳板所受沖擊力是體重的1.2-1.4倍；2m/s時，沖擊力是體重的1.8倍，由此可見著地沖擊在機(jī)器人跑步時對其造成的影響更為嚴(yán)重。相對步行而言，跑步時沖擊力大、緩沖時間短，所以在一步周期內(nèi)將振幅減小到忽略不及的難度更大。從目前國際國內(nèi)研究的發(fā)展趨勢來看，為了保證機(jī)器人跑步的穩(wěn)定性，模擬人體腳掌功能的機(jī)器人雙足是不可缺少的部件，同時也是機(jī)器人的發(fā)展趨勢。目前具有雙足的機(jī)器人大多簡化了腳趾關(guān)節(jié)，足部設(shè)計成一整塊的腳掌；跑步過程中大都采取全腳掌同時著地或后腳跟先著地的方式，著地沖擊力較大(一般為機(jī)器人自重的1.2倍以上，隨著跑步速度的增大，著地沖擊力也相應(yīng)地增大)，這是影響機(jī)器人跑步速度提升的關(guān)鍵問題之一。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種有效降低雙足機(jī)器人跑步過程中由于碰撞沖擊而引起的振動，提高雙足機(jī)器人的跑步速度、穩(wěn)定性和可靠性的機(jī)器人。一種雙足跑步機(jī)器人包括腳板、腳趾、鉸鏈、上彈性驅(qū)動器、下彈性驅(qū)動器、直流電機(jī)，機(jī)器人的腳板和腳趾采用活性連接方式，直流電機(jī)通過螺栓固定連接在機(jī)器人的腳板上部。所述腳板和腳趾采用的活性連接方式是鉸鏈連接。本實(shí)用新型的上彈性驅(qū)動器安裝在腳板和腳趾的上部；下彈性驅(qū)動器安裝在腳板和腳趾的下部。本實(shí)用新型采用機(jī)器人支撐腳趾先著地的跑步方法，可以緩沖機(jī)器人跑步過程中由于碰撞沖擊而引起的振動；通過增加機(jī)器人足部的腳趾關(guān)節(jié)，可以模擬長期光腳運(yùn)動員的跑步運(yùn)動機(jī)理，有效降低雙足機(jī)器人跑步過程中由于碰撞沖擊而引起的振動，提高雙足機(jī)器人的跑步速度、穩(wěn)定性和可靠性。此外，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、制作成本低，適合在相關(guān)領(lǐng)域中推廣使用。

[0010]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的動作示意圖。圖中:1、腳板；2、腳趾；3、鉸鏈；4、下彈性驅(qū)動器；5、上彈性驅(qū)動器；6、直流電機(jī)。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的技術(shù)方案和特點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。在此，以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。如圖1所示，一種雙足跑步機(jī)器人包括腳板1、腳趾2、鉸鏈3、上彈性驅(qū)動器5、下彈性驅(qū)動器4、直流電機(jī)6，機(jī)器人的腳板I和腳趾2采用活性連接方式，直流電機(jī)6通過螺栓固定連接在機(jī)器人的腳板I上部。所述腳板I和腳趾2采用的活性連接方式是鉸鏈3連接。本實(shí)用新型的上彈性驅(qū)動器5安裝在腳板I和腳趾2的上部；下彈性驅(qū)動器4安裝在腳板I和腳趾2的下部。如圖2所示，本實(shí)用新型的動作狀態(tài)包括著地階段和緩沖階段。其中，著地階段分為腳趾2著地、腳板I著地和后跟著地，起跳階段包括后跟離地、腳板I離地和腳趾2離地。在著地階段，腳趾I先著地，此時直流電機(jī)6驅(qū)動上彈性驅(qū)動器5縮短，產(chǎn)生拉力，該拉力大于下彈性驅(qū)動器4產(chǎn)生的力，從而圍繞鉸鏈3對腳板I形成緩沖力矩，減小著地沖擊力，從而降低著地振動；在起跳階段，直流電機(jī)6不驅(qū)動上彈性驅(qū)動器5，使其處于平衡狀態(tài)，不產(chǎn)生力，而下彈性驅(qū)動器4產(chǎn)生拉力，提供彈跳驅(qū)動力矩，有利于機(jī)器人速度的提升。顯然，本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡是屬于本實(shí)用新型的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之列。
權(quán)利要求1.一種雙足跑步機(jī)器人，其特征在于包括腳板、腳趾、鉸鏈、上彈性驅(qū)動器、下彈性驅(qū)動器、直流電機(jī)，機(jī)器人的腳板和腳趾采用活性連接方式，直流電機(jī)通過螺栓固定連接在機(jī)器人的腳板上部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙足跑步機(jī)器人，其特征在于腳板和腳趾采用的活性連接方式是鉸鏈連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙足跑步機(jī)器人，其特征在于上彈性驅(qū)動器安裝在腳板和腳趾的上部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙足跑步機(jī)器人，其特征在于下彈性驅(qū)動器安裝在腳板和腳趾的下部。
專利摘要本實(shí)用新型屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙足跑步機(jī)器人。本實(shí)用新型包括腳板、腳趾、鉸鏈、上彈性驅(qū)動器、下彈性驅(qū)動器、直流電機(jī)，機(jī)器人的腳板和腳趾采用活性連接方式，直流電機(jī)通過螺栓固定連接在機(jī)器人的腳板上部。本實(shí)用新型采用機(jī)器人支撐腳趾先著地的跑步方法，可以緩沖機(jī)器人跑步過程中由于碰撞沖擊而引起的振動；通過增加機(jī)器人足部的腳趾關(guān)節(jié)，可以模擬長期光腳運(yùn)動員的跑步運(yùn)動機(jī)理，有效降低雙足機(jī)器人跑步過程中由于碰撞沖擊而引起的振動，提高雙足機(jī)器人的跑步速度、穩(wěn)定性和可靠性。此外，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、制作成本低，適合在相關(guān)領(lǐng)域中推廣使用。
文檔編號B62D57/032GK203020439SQ20122040572
公開日2013年6月26日 申請日期2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月14日
發(fā)明者徐林森, 馮寶林, 施云高, 魏鮮明, 曹凱, 駱長俊, 趙賢相 申請人:中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院