一種面向硬質(zhì)山地環(huán)境的足式機(jī)器人大坡度行走足的制作方法
【專利摘要】一種面向硬質(zhì)山地環(huán)境的足式機(jī)器人大坡度行走足，它涉及一種機(jī)器人大坡度行走足。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的關(guān)節(jié)式多足步行機(jī)器人足運(yùn)動(dòng)性能差、足地等效附著系數(shù)不夠大，沒有充分利用大坡度地形的問題。本發(fā)明的限位開關(guān)(4)安裝在球鉸足踝關(guān)節(jié)(1)上，球鉸足踝關(guān)節(jié)(1)安裝在足掌(2)的根部，齒條組(5)可滑動(dòng)安裝在足掌(2)上，第一傳動(dòng)齒輪組(6)、第二傳動(dòng)齒輪組(7)和第三傳動(dòng)齒輪組(8)由左至右依次嚙合安裝在齒條組(5)的右側(cè)，且第一傳動(dòng)齒輪組(6)與齒條組(5)相嚙合，足趾(3)通過第三傳動(dòng)齒輪組(8)固定連接。本發(fā)明用于機(jī)器人大坡度行走。
【專利說明】一種面向硬質(zhì)山地環(huán)境的足式機(jī)器人大坡度行走足

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)器人的大坡度行走足，具體涉及一種面向硬質(zhì)山地環(huán)境的足式機(jī)器人大坡度行走足。

【背景技術(shù)】
[0002]大附著力的機(jī)器人足對(duì)于面向硬質(zhì)山地環(huán)境爬坡的足式機(jī)器人來說是必不可少的，是足式移動(dòng)機(jī)器人的重要組成部分。山地環(huán)境地形崎嶇不平，坡度超過45-50度，因此要保證足式移動(dòng)機(jī)器人能夠安全、平穩(wěn)地爬上大角度坡，一方面依靠足式移動(dòng)機(jī)器人高效穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)控制，另一方面則主要依靠機(jī)器人足能夠提供的足夠的附著力，從而能夠使足式移動(dòng)機(jī)器人能夠在山坡上穩(wěn)定站立而不下滑，其中安全、穩(wěn)定、高效的大附著力機(jī)器人足是實(shí)現(xiàn)大坡度移動(dòng)的基礎(chǔ)。目前足端結(jié)構(gòu)大多采用被動(dòng)適應(yīng)關(guān)節(jié)，一般為圓柱形平足、矩形平足、圓柱形足、半球形足等，基于摩擦力學(xué)原理，這些足部構(gòu)型在山地環(huán)境中難以產(chǎn)生可以爬越大坡度的附著力，導(dǎo)致足地等效附著系數(shù)達(dá)不到爬坡角度所需要的系數(shù)，運(yùn)動(dòng)性能不夠理想。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的關(guān)節(jié)式多足步行機(jī)器人足運(yùn)動(dòng)性能差、足地等效附著系數(shù)不夠大，沒有充分利用大坡度地形的問題。進(jìn)而提供一種面向硬質(zhì)山地環(huán)境的足式機(jī)器人大坡度行走足。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種面向硬質(zhì)山地環(huán)境的足式機(jī)器人大坡度行走足包括球鉸足踝關(guān)節(jié)、足掌、足趾、限位開關(guān)、齒條組、第一傳動(dòng)齒輪組、第二傳動(dòng)齒輪組和第三傳動(dòng)齒輪組，限位開關(guān)安裝在球鉸足踝關(guān)節(jié)上，球鉸足踝關(guān)節(jié)安裝在足掌的根部，齒條組可滑動(dòng)安裝在足掌上，第一傳動(dòng)齒輪組、第二傳動(dòng)齒輪組和第三傳動(dòng)齒輪組由左至右依次嚙合安裝在齒條組的右側(cè)，且第一傳動(dòng)齒輪組與齒條組相嚙合，足趾通過第三傳動(dòng)齒輪組固定連接。
[0005]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果:
[0006]1.本發(fā)明提高了移動(dòng)機(jī)器人足與地面的運(yùn)動(dòng)適應(yīng)能力，在硬石山地環(huán)境下進(jìn)行爬坡運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)遇到各種復(fù)雜的地形，現(xiàn)有的被動(dòng)關(guān)節(jié)的機(jī)器人足很難具有很高的適應(yīng)能力，本發(fā)明通過第二傳動(dòng)齒輪組帶動(dòng)第三傳動(dòng)齒輪組轉(zhuǎn)動(dòng)，第三傳動(dòng)齒輪組帶動(dòng)足趾抓牢地面，使得本發(fā)明具有的足趾關(guān)節(jié)為主動(dòng)關(guān)節(jié)，而且足底采用齒形，機(jī)器人足與地面的運(yùn)動(dòng)適應(yīng)能力能夠提高60-75%。
[0007]2、本發(fā)明主動(dòng)控制的足趾關(guān)節(jié)，能夠很大程度上提高足地等效附著系數(shù)，當(dāng)機(jī)器人足與地面接觸時(shí)，限位開關(guān)發(fā)送信號(hào)，使得機(jī)器人足的足趾向里彎曲，能夠勾住硬石地面，從而提高機(jī)器人足的與地面的附著力。
[0008]3、應(yīng)用范圍廣:本發(fā)明除了能夠應(yīng)用于足式移動(dòng)機(jī)器人，還可以應(yīng)用到登山運(yùn)動(dòng)裝備中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)剖視圖；圖2是圖1的俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的一種面向硬質(zhì)山地環(huán)境的足式機(jī)器人大坡度行走足包括球鉸足踝關(guān)節(jié)1、足掌2、足趾3、限位開關(guān)4、齒條組
5、第一傳動(dòng)齒輪組6、第二傳動(dòng)齒輪組7和第三傳動(dòng)齒輪組8，限位開關(guān)4安裝在球鉸足踝關(guān)節(jié)I上，球鉸足踝關(guān)節(jié)I安裝在足掌2的根部，齒條組5可滑動(dòng)安裝在足掌2上，第一傳動(dòng)齒輪組6、第二傳動(dòng)齒輪組7和第三傳動(dòng)齒輪組8由左至右依次嚙合安裝在齒條組5的右偵牝且第一傳動(dòng)齒輪組6與齒條組5相嚙合，足趾3通過第三傳動(dòng)齒輪組8固定連接。
[0011]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的足掌2的根部底端為齒形足底。如此設(shè)置，在具有主動(dòng)關(guān)節(jié)的基礎(chǔ)上，通過在足掌2的根部底端設(shè)置齒形足底，能夠再次提高機(jī)器人足與地面的運(yùn)動(dòng)適應(yīng)能力。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0012]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的足趾3為鉤形趾。如此設(shè)置，便于提高機(jī)器人行走足的附著地面的能力。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0013]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的足趾3為六趾鉤形趾。如此設(shè)置，附著地面抓取更加牢固。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一或三相同。
[0014]【具體實(shí)施方式】五:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的足掌2上開設(shè)液壓進(jìn)口 9和液壓出口 10，齒條組5的左端與液壓口 9和液壓出口 10連通。如此設(shè)置，便于實(shí)現(xiàn)行走足的主動(dòng)附著。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一或四相同。
[0015]【具體實(shí)施方式】六:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的位于齒條組5的四分之一長度至三分之一長度處的下端面上設(shè)有嚙合齒。如此設(shè)置，便于保證足趾3的抓地角度及抓地牢固強(qiáng)度。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一或五相同。
[0016]【具體實(shí)施方式】七:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的齒條組5為由4根并列設(shè)置的齒條組成的齒條組。如此設(shè)置，便于帶動(dòng)第一傳動(dòng)齒輪組6、第二傳動(dòng)齒輪組7和第三傳動(dòng)齒輪組8的轉(zhuǎn)動(dòng)，齒條在運(yùn)動(dòng)過程中起到液壓桿的作用，通過齒條的移動(dòng)帶動(dòng)第一傳動(dòng)齒輪組6的轉(zhuǎn)動(dòng)。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一或六相同。
[0017]【具體實(shí)施方式】八:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的第一傳動(dòng)齒輪組
6、第二傳動(dòng)齒輪組7和第三傳動(dòng)齒輪組8均由4個(gè)齒輪組成。如此設(shè)置，便于與齒條配合，順利完成行走足的抓地附著。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一或七相同。
[0018]本發(fā)明的工作原理是:
[0019]面向硬石山地環(huán)境下的足式機(jī)器人爬坡足在足處于擺動(dòng)相時(shí)，足端的限位開關(guān)4并不被觸發(fā)，當(dāng)足處于支撐相時(shí)，足端的限位開關(guān)4被觸發(fā)，向液壓缸發(fā)送指令，液壓缸的進(jìn)油口通過液壓進(jìn)口 9開始向齒條組5內(nèi)進(jìn)油，從而推動(dòng)4個(gè)并聯(lián)的齒條5向前運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)與之嚙合的第一傳動(dòng)齒輪組6、第二傳動(dòng)齒輪組7和第三傳動(dòng)齒輪組8開始傳動(dòng)，使得足趾關(guān)節(jié)3向里運(yùn)動(dòng)，并且勾住山地的硬石地面，增大足地附著力。當(dāng)足處于擺動(dòng)相時(shí)，液壓缸通過液壓出口 10卸荷，足趾3回到原來的狀態(tài)，從而完成整個(gè)行走足的附著過程。
[0020]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明的，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以在本發(fā)明精神內(nèi)做其他變化，以及應(yīng)用到本發(fā)明未提及的領(lǐng)域中，當(dāng)然，這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種面向硬質(zhì)山地環(huán)境的足式機(jī)器人大坡度行走足，其特征在于:它包括球鉸足踝關(guān)節(jié)(I)、足掌(2)、足趾(3)、限位開關(guān)(4)、齒條組(5)、第一傳動(dòng)齒輪組￠)、第二傳動(dòng)齒輪組(7)和第三傳動(dòng)齒輪組(8)，限位開關(guān)(4)安裝在球鉸足踝關(guān)節(jié)(I)上，球鉸足踝關(guān)節(jié)(I)安裝在足掌(2)的根部，齒條組(5)可滑動(dòng)安裝在足掌(2)上，第一傳動(dòng)齒輪組(6)、第二傳動(dòng)齒輪組(7)和第三傳動(dòng)齒輪組(8)由左至右依次嚙合安裝在齒條組(5)的右側(cè)，且第一傳動(dòng)齒輪組出)與齒條組(5)相嚙合，足趾(3)通過第三傳動(dòng)齒輪組(8)固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種面向硬質(zhì)山地環(huán)境的足式機(jī)器人大坡度行走足，其特征在于:所述足掌(2)的根部底端為齒形足底。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種面向硬質(zhì)山地環(huán)境的足式機(jī)器人大坡度行走足，其特征在于:所述足趾(3)為鉤形趾。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種面向硬質(zhì)山地環(huán)境的足式機(jī)器人大坡度行走足，其特征在于:所述足趾(3)為六趾鉤形趾。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述一種面向硬質(zhì)山地環(huán)境的足式機(jī)器人大坡度行走足，其特征在于:所述足掌(2)上開設(shè)液壓進(jìn)口(9)和液壓出口(10)，齒條組(5)的左端與液壓口(9)和液壓出口 (10)連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種面向硬質(zhì)山地環(huán)境的足式機(jī)器人大坡度行走足，其特征在于:所述位于齒條組(5)的四分之一長度至三分之一長度處的下端面上設(shè)有嚙合齒。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述一種面向硬質(zhì)山地環(huán)境的足式機(jī)器人大坡度行走足，其特征在于:所述齒條組(5)為由4根齒條組成的齒條組。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種面向硬質(zhì)山地環(huán)境的足式機(jī)器人大坡度行走足，其特征在于:所述第一傳動(dòng)齒輪組出)、第二傳動(dòng)齒輪組(7)和第三傳動(dòng)齒輪組(8)均由4個(gè)齒輪組成。
【文檔編號(hào)】B62D57/032GK104260801SQ201410558012
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】高海波, 丁亮, 宋楊, 鄧宗全, 劉逸群, 金馬, 于海濤 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)