專利名稱：四足機(jī)器人棘輪足裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種棘輪足裝置，特別涉及一種四足機(jī)器人棘輪足裝置。
背景技術(shù)：
機(jī)器人最大的特點(diǎn)在于其能夠代替人類完成相關(guān)任務(wù)，隨著人類對(duì)自身安全要求 的提高，在復(fù)雜和危險(xiǎn)的環(huán)境中就更加需要機(jī)器人來代替人類開展工作。就地面機(jī)器人而 言，目前主要運(yùn)動(dòng)方式是依靠輪子或履帶，而在坑洼不平的地面或者更加復(fù)雜的環(huán)境下，這 種類型的機(jī)器人是無法正常運(yùn)動(dòng)的。足式機(jī)器人就具有更廣泛的地形適應(yīng)性，其可以在危 險(xiǎn)環(huán)境下進(jìn)行檢測(cè)、反恐、偵查、攻擊、排爆等任務(wù)，具有重要的實(shí)用意義。其中研究最廣泛 的足式機(jī)器人是四足機(jī)器人。
四足機(jī)器人的足部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)能力起著重要的作用。由于體 積的限制，四足機(jī)器人的足部不可能設(shè)計(jì)的很大，更小的觸地面積將產(chǎn)生更大的觸地壓強(qiáng)， 從而在快速運(yùn)動(dòng)的過程中容易因摩擦力和抓地力不夠而產(chǎn)生打滑的現(xiàn)象。
目前常見的四足機(jī)器人的足部裝置的觸地部件為半圓柱狀聚氨酯塊。要想增加觸 地摩擦力和抓地力，只能通過增大聚氨酯塊的尺寸來獲得，而過大的聚氨酯塊將會(huì)對(duì)四足 機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃產(chǎn)生不利影響，并且有可能會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的問題。同時(shí)，該足部裝置在 冰面或者其他光滑地面上無法產(chǎn)生足夠的摩擦力和抓地力，產(chǎn)生打滑的現(xiàn)象。
如何提高四足機(jī)器人足部裝置與接觸面的摩擦力和抓地力以使其能夠適應(yīng)各種 復(fù)雜地形成為四足機(jī)器人研究中的一大熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種可以為四足機(jī)器人 提供更大摩擦力和抓地力的棘輪足裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種四足機(jī)器人棘輪足裝置，包括 足部托盤、連接平板、大空心銷軸、小空心銷軸、棘輪和棘輪墊塊。所述足部托盤與四足機(jī)器 人小腿連接，所述連接平板通過螺釘與所述足部托盤固連，通過螺釘將所述棘輪和所述棘 輪墊塊固定在連接平板上，再通過所述大空心銷軸和所述小空心銷軸固定所述棘輪和所述 棘輪墊塊使兩者不發(fā)生相對(duì)滑移。
所述棘輪為變齒棘輪，中間部位齒尺寸大，齒尺寸向兩端依次減小。
所述小空心銷軸兩端加工有外螺紋。所述小空心銷軸穿過所述大空心銷軸，再穿 過所述棘輪和所述棘輪墊塊，通過螺母與所述小空心銷軸的兩端外螺紋的配合將所述棘輪 和所述棘輪墊塊連接在一起。
所述棘輪墊塊有兩個(gè),左右對(duì)稱分布在所述棘輪的兩端。
所述連接平板加工有止動(dòng)槽，用于與所述棘輪的連接。
所述棘輪頂部設(shè)有凸臺(tái)，所述凸臺(tái)與所述連接平板的止動(dòng)槽相配合，防止所述棘 輪與所述連接平板發(fā)生松動(dòng)。
所述棘輪墊塊材料為聚氨酯。
本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是
相比現(xiàn)有技術(shù)，本棘輪足裝置所設(shè)計(jì)的獨(dú)特的變齒棘輪棘輪，能夠在與地面接觸 的瞬間產(chǎn)生足夠的摩擦力和抓地力，并且能夠在后續(xù)動(dòng)作中持續(xù)產(chǎn)生摩擦力和抓地力，從 而不會(huì)因摩擦力不夠而產(chǎn)生打滑的現(xiàn)象，運(yùn)動(dòng)能力突出，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重 量輕，易拆裝。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的四足機(jī)器人棘輪足裝置的等軸測(cè)視圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的四足機(jī)器人棘輪足裝置的爆炸視圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的四足機(jī)器人棘輪足裝置的主視圖4是圖3中A向剖視圖5是棘輪零件的等軸測(cè)圖中1足部托盤，2連接平板，3大空心銷軸，4小空心銷軸，5棘輪，6棘輪墊塊。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方 式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
參見圖1及圖2，一種四足機(jī)器人棘輪足裝置，包括足部托盤1、連接平板2、大空心 銷軸3、小空心銷軸4、棘輪5和棘輪墊塊6。足部托盤I與四足機(jī)器人小腿連接，連接平板 2通過螺釘與足部托盤I固連，通過螺釘將棘輪5和棘輪墊塊6固定在連接平板上，再通過 大空心銷軸3和小空心銷軸4固定棘輪5和棘輪墊塊6使兩者不發(fā)生相對(duì)滑移。
參見圖5，棘輪5為變齒棘輪，中間部位齒尺寸大，齒尺寸向兩端依次減小。
由于四足機(jī)器人足部著地時(shí)，一般情況下，足部中間位置首先觸地，然后兩側(cè)著 地，所以棘輪5的中間部位齒的尺寸必須足夠大才能承受地面的沖擊力，同時(shí)也能提供更 大的抓地力，隨著四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，足部與地面的觸點(diǎn)會(huì)向側(cè)面移動(dòng)，此時(shí)所需要承受的 沖擊力大幅減小，所需要的抓地力也小，小尺寸的輪齒已經(jīng)能夠滿足要求，此時(shí)若輪齒的尺 寸過大反而會(huì)造成足部不穩(wěn)的情況出現(xiàn)。
特別的，作為優(yōu)選，棘輪5的兩個(gè)端面在不影響零件之間的配合的前提下，鏡像加 工出多個(gè)槽，在保證強(qiáng)度的同時(shí)大幅度的減輕了重量。
參見圖2、圖3及圖4，小空心銷軸4兩端加工有外螺紋。小空心銷軸4穿過大空 心銷軸3，再穿過棘輪5和棘輪墊塊6，通過螺母與小空心銷軸4的兩端外螺紋的配合將棘 輪5和棘輪墊塊6連接在一起。
特別的，大空心銷軸3和小空心銷軸4加工成空心是為了減輕重量，同時(shí)兩者均采 用高強(qiáng)度的合金鋼制作，在起到固定作用的同時(shí)，還能夠承受由棘輪墊塊6傳遞過來的地 面反作用力，起到加強(qiáng)筋的作用。
作為優(yōu)選，棘輪墊塊6有兩個(gè)，左右對(duì)稱分布在棘輪5的兩端。
進(jìn)一步的，參見圖2，作為優(yōu)選，連接平板2加工有止動(dòng)槽，用于與棘輪5的連接。
參見圖5，棘輪5頂部設(shè)有凸臺(tái)，所述凸臺(tái)與連接平板2的止動(dòng)槽相配合，防止棘輪5與連接平板2發(fā)生松動(dòng)。
具體的，作為優(yōu)選，棘輪墊塊6材料為聚氨酯。聚氨酯材料具有很好的強(qiáng)度、彈性 和耐磨性，當(dāng)棘輪足裝置與地面接觸時(shí)，棘輪5提供摩擦力和抓地力，兩側(cè)的棘輪墊塊6能 提供額外的摩擦力，并且作為主要支撐面起到支撐的作用，同時(shí)由于聚氨酯材料的彈性，棘 輪墊塊6還能夠緩沖地面的反作用力，使運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn)。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種四足機(jī)器人棘輪足裝置，其特征在于，包括足部托盤、連接平板、大空心銷軸、小空心銷軸、棘輪和棘輪墊塊。所述足部托盤與四足機(jī)器人小腿連接，所述連接平板通過螺釘與所述足部托盤固連，通過螺釘將所述棘輪和所述棘輪墊塊固定在連接平板上，再通過所述大空心銷軸和所述小空心銷軸固定所述棘輪和所述棘輪墊塊使兩者不發(fā)生相對(duì)滑移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四足機(jī)器人棘輪足裝置，其特征在于，所述棘輪為變齒棘輪，中間部位齒尺寸大，齒尺寸向兩端依次減小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四足機(jī)器人棘輪足裝置，其特征在于，所述小空心銷軸兩端加工有外螺紋。所述小空心銷軸穿過所述大空心銷軸，再穿過所述棘輪和棘輪墊塊，通過螺母與所述小空心銷軸的兩端外螺紋的配合將所述棘輪和所述棘輪墊塊連接在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四足機(jī)器人棘輪足裝置，其特征在于，所述棘輪墊塊有兩個(gè)，左右對(duì)稱分布在所述棘輪的兩端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四足機(jī)器人棘輪足裝置，其特征在于，所述連接平板加工有止動(dòng)槽，用于與所述棘輪的連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2和5所述的四足機(jī)器人棘輪足裝置，其特征在于，所述棘輪頂部設(shè)有凸臺(tái)，所述凸臺(tái)與所述連接平板的止動(dòng)槽相配合，防止所述棘輪與所述連接平板發(fā)生松動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1和4所述的四足機(jī)器人棘輪足裝置，其特征在于，所述棘輪墊塊材料為聚氨酯。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種四足機(jī)器人棘輪足裝置，所述棘輪足裝置安裝在四足機(jī)器人腿部，所述棘輪足裝置包括足部托盤、連接平板、大空心銷軸、小空心銷軸、棘輪和棘輪墊塊，足部托盤與四足機(jī)器人小腿連接，連接平板通過螺釘與足部托盤固連，通過螺釘將棘輪和棘輪墊塊固定在連接平板上，再通過大空心銷軸和小空心銷軸固定棘輪和棘輪墊塊使兩者不發(fā)生相對(duì)滑移?；讵?dú)特的棘輪的設(shè)計(jì)，可以使四足機(jī)器人在與地面接觸時(shí)產(chǎn)生良好的摩擦力和抓地力。本發(fā)明四足機(jī)器人棘輪足裝置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，拆裝方便，抓地力強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)能力突出等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B62D57/02GK103029768SQ20131000699
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月9日
發(fā)明者劉華欣, 黃強(qiáng), 高峻峣, 段星光, 黃承祖, 李鑫, 劉軼, 徐喆 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)