專利名稱：重載多足機器人支撐腿足端機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種機器人支撐腿足端機構。
背景技術：
隨著機器人技術的發展，具有重載特性、地形高通過性及可協同人類一起工作的機器人日益成為機器人發展的重要趨勢之一，而該類機器人對支撐腿足端機構提出了苛刻的要求。重載多足機器人不僅要求支撐腿足端機構具有較高的，以滿足機器人的重載特性和高的地形適應性，而且還應當具有一定降低足地相互作用力對機器人瞬時沖擊的能力，以提高機器人的穩定性。在重載多足機器人的研究上，美國、日本等一些發達國家在重載移動機器人研究方面已取得了一定的研究成果，而我國在該方面的研究卻處于剛起步階段。由于輕載多足機器人本體質量偏小，基本不具備承載運輸其它物資的能力，且足地相互作用力也一般較小，故此其足端機構設計相對較為簡單，不需要降低足地相互作用力對本體沖擊的特殊機構。基于重載多足機器人的重載特性以及苛刻工作環境，設計具有且有效降低足地相互作用力對機器人瞬時沖擊的支撐腿足端機構具有一定的挑戰性。
發明內容
本發明的目的是提供一種重載多足機器人支撐腿足端機構，以解決崎嶇地形下足式機器人行走中地面對支撐足的瞬時沖擊、提高足式機器人崎嶇地形下通過能力的問題。本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是所述機構包括六維力傳感器、套筒、第一軸、第二軸、第三軸、第四軸、球頭座、球座桿、螺絲、彈性墊和彈簧，六維力傳感器的底端面與支撐腿末節機構連接，六維力傳感器的工具面裝在套筒的上端外壁上，球座桿的球頭端裝在球頭座內且二者轉動連接，球座桿的另一端設有軸階并設在套筒內，套筒的側壁上開有四個導向孔，球座桿沿圓周方向均布開有四個徑向孔，第一軸、第二軸、第三軸和第四軸分別設在相應的徑向孔內，球座桿開有軸向孔，螺絲設在軸向孔內且螺絲的端頭與第一軸、第二軸、第三軸和第四軸的內端頂靠，第一軸、第二軸、第三軸和第四軸的外端穿過相對應的導向孔設在套筒的外部，軸階的上端面上設有彈性墊，彈簧套裝在軸階上，彈簧的一端頂靠在球座桿的軸肩，彈簧的另一端頂靠在套筒上端的內壁上。本發明具有以下有益效果本發明具有雙重緩沖功能，初級緩沖由彈簧來完成，次級緩沖由彈性墊和彈簧共同完成，當機器人支撐腿向前或向后邁進時，處于踏實的支撐足在彈簧恢復力下，逐漸恢復到觸地接觸前狀態，為下一次的支撐足觸地踏實做準備；本發明的重載多足機器人支撐腿足端機構含有檢測足地相互作用力大小的六維力傳感器，基于該力傳感器，能夠實時獲得機器人支撐足與崎嶇地面的作用力，為重載多足機器人的實時穩定、步態規劃、地形通過等提供數據支持；本發明的重載多足機器人支撐腿足端機構含有判斷機器人足觸地和踏實判斷的限位開關，不僅為機器人控制系統提供信號數據，而且也為機器人的穩定行走提供基礎保障；本發明基于仿生原理，結構設計巧妙，易于實施，適用于具有重載特性、地形高通過性及可協同人類一起工作的多足步行機器人。
圖1是本發明重載多足機器人支撐腿足端機構沿第一軸的軸線、第三軸的軸線與球座桿的軸線所在平面的剖視圖，圖2是本發明重載多足機器人支撐腿足端機構等軸測視圖，圖3是本發明重載多足機器人支撐腿足端機構前視圖，圖4是本發明重載多足機器人支撐腿足端機構后視圖，圖5是本發明重載多足機器人支撐腿足端機構右視圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖1-圖5說明本實施方式，本實施方式的機構包括六維力傳感器2、套筒3、第一軸4-1、第二軸4-2、第三軸4-3、第四軸4_4、球頭座6、球座桿7、螺絲
8、彈性墊9和彈簧10，六維力傳感器2的底端面與支撐腿末節機構I連接，六維力傳感器2的工具面裝在套筒3的上端外壁上，球座桿7的球頭端裝在球頭座6內且二者轉動連接，球座桿7的另一端設有軸階7-3并設在套筒3內，套筒3的側壁上開有四個導向孔3-1，球座桿7沿圓周方向均布開有四個徑向孔7-1，第一軸4-1、第二軸4-2、第三軸4-3和第四軸4-4分別設在相應的徑向孔7-1內，球座桿7開有軸向孔7-2，螺絲8設在軸向孔7_2內且螺絲8的端頭與第一軸4-1、第二軸4-2、第三軸4-3和第四軸4-4的內端頂靠,第一軸4_1、第二軸4-2、第三軸4-3和第四軸4-4的外端穿過相對應的導向孔3-1設在套筒3的外部，軸階7-3的上端面上設有彈性墊9，彈簧10套裝在軸階7-3上，彈簧10的一端頂靠在球座桿7的軸肩7-4，彈簧10的另一端頂靠在套筒3上端的內壁上。
具體實施方式
二 結合圖1說明本實施方式，本實施方式的螺絲8的連接端與球座桿7螺紋連接。其它實施方式與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結合圖1說明本實施方式，本實施方式的球頭座6底部外壁上設有多個凸起6-1，從而保證支撐足有可靠的接觸力。其它實施方式與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四結合圖1說明本實施方式，本實施方式的所述機構還包括觸地判斷限位開關11-1、觸地判斷限位開關擋板12-1、踏實判斷限位開關11-2和踏實判斷限位開關擋板12-2，所述觸地判斷限位開關11-1和踏實判斷限位開關11-2分別裝在套筒3的外壁；觸地判斷限位開關擋板12-1裝在第一軸4-1的外端上，踏實判斷限位開關擋板12-2裝在第四軸4-4的外端上，當支撐腿踏實時，第一軸4-1、第二軸4-2、第三軸4-3和第四軸
4-4沿套筒3上的四個導向槽3-1上移，觸底判斷限位開關擋板12-1和踏實判斷限位開關擋板12-2同時上移，上移一定距離后，觸底判斷限位開關擋板12-1離開觸地判斷限位開關
11-1的信號區域，判斷出機器人支撐足觸地，隨著第一軸4-1、第二軸4-2、第三軸4-3和第四軸4-4不斷上移，踏實判斷限位開關擋板12-2進入踏實判斷限位開關11-2的信號區域，判斷出機器人支撐足已踏實。其它實施方式與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五結合圖1說明本實施方式，本實施方式的機構還包括球座蓋5，球頭蓋5套裝在球座桿7的外部且裝在球頭座6上，此結構用于保持球座桿7末端位于球頭座6內。其它實施方式與具體實施方式
一相同。工作原理多足機器人足端機構中的球頭座6的底面接觸地面后，隨著支撐腿逐漸下放和球頭座6適應地形，彈簧10被逐漸壓縮，球座桿7內徑向放置的第一軸4-1、第二軸4-2、第三軸4-3和第四軸4-4沿套筒3上的四個導向槽3_1上移，觸底判斷限位開關擋板12-1和踏實判斷限位開關擋板12-2同時上移，上移一定距離后，觸底判斷限位開關擋板
12-1離開觸地判斷限位開關11-1的信號區域，判斷出機器人支撐足觸地，隨著第一軸4-1、第二軸4-2、第三軸4-3和第四軸4-4不斷上移，彈性墊9與套筒3上端內壁接觸，踏實判斷限位開關擋板12-2進入踏實判斷限位開關11-2的信號區域，判斷出機器人支撐足已踏實。支撐足從完全踏實到完全抬起與從完全抬起到完全踏實，足端機構中的內部運動相反。
權利要求
1.一種重載多足機器人支撐腿足端機構，其特征在于所述機構包括六維力傳感器(2)、套筒(3)、第一軸(4-1)、第二軸(4-2)、第三軸(4-3)、第四軸(4_4)、球頭座￠)、球座桿(7)、螺絲(8)、彈性墊(9)和彈簧(10)，六維力傳感器(2)的底端面與支撐腿末節機構(I)連接，六維力傳感器⑵的工具面裝在套筒⑶的上端外壁上，球座桿(7)的球頭端裝在球頭座￠)內且二者轉動連接，球座桿(7)的另一端設有軸階(7-3)并設在套筒(3)內，套筒(3)的側壁上開有四個導向孔(3-1)，球座桿(7)沿圓周方向均布開有四個徑向孔(7-1)，第一軸(4-1)、第二軸(4-2)、第三軸(4-3)和第四軸(4_4)分別設在相應的徑向孔(7-1)內，球座桿(7)開有軸向孔(7-2)，螺絲⑶設在軸向孔(7-2)內且螺絲⑶的端頭與第一軸(4-1)、第二軸(4-2)、第三軸(4-3)和第四軸(4-4)的內端頂靠,第一軸(4_1)、第二軸(4-2)、第三軸(4-3)和第四軸(4-4)的外端穿過相對應的導向孔(3-1)設在套筒(3)的外部，軸階(7-3)的上端面上設有彈性墊(9)，彈簧(10)套裝在軸階(7-3)上，彈簧(10)的一端頂靠在球座桿(7)的軸肩(7-4)，彈簧(10)的另一端頂靠在套筒(3)上端的內壁上。
2.根據權利要求1所述重載多足機器人支撐腿足端機構，其特征在于螺絲(8)的連接端與球座桿(7)螺紋連接。
3.根據權利要求1或2所述重載多足機器人支撐腿足端機構，其特征在球頭座(6)底部外壁上設有多個凸起(6-1)。
4.根據權利要求3所述重載多足機器人支撐腿足端機構，其特征在于所述機構還包括觸地判斷限位開關(11-1)、觸地判斷限位開關擋板(12-1)、踏實判斷限位開關(11-2)和踏實判斷限位開關擋板(12-2)，所述觸地判斷限位開關(11-1)和踏實判斷限位開關(11-2)分別裝在套筒(3)的外壁；觸地判斷限位開關擋板(12-1)裝在第一軸(4-1)的外端上，踏實判斷限位開關擋板(12-2)裝在第四軸(4-4)的外端上。
5.根據權利要求3所述重載多足機器人支撐腿足端機構，其特征在于所述機構還包括球座蓋(5)，球頭蓋(5)套裝在球座桿(7)的外部且裝在球頭座(6)上。
全文摘要
重載多足機器人支撐腿足端機構，它涉及一種機器人支撐腿足端機構。該機構解決崎嶇地形下足式機器人行走中地面對支撐足的瞬時沖擊、提高足式機器人崎嶇地形下通過能力的問題。六維力傳感器的底端面與支撐腿末節機構連接，六維力傳感器的工具面裝在套筒的上端外壁上，球座桿的球頭端裝在球頭座內且二者轉動連接，球座桿的另一端設有軸階并設在套筒內，第一軸、第二軸、第三軸和第四軸分別設在相應的徑向孔內，第一軸、第二軸、第三軸和第四軸的外端穿過相對應的導向孔設在套筒的外部，軸階的上端面上設有彈性墊，彈簧套裝在軸階上，彈簧的一端頂靠在球座桿的軸肩，彈簧的另一端頂靠在套筒上端的內壁上。本發明用于重載多足機器人。
文檔編號B62D57/032GK103057619SQ201310029070
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月25日 優先權日2013年1月25日
發明者高海波, 鄧宗全, 莊紅超, 丁亮, 李楠, 劉振 申請人:哈爾濱工業大學