一種適用于腿式機(jī)器人的足部觸地檢測(cè)機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及腿式機(jī)器人的足部單元，更特別地說，是指一種適用于腿式機(jī)器人的 足部觸地檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 腿式機(jī)器人包括軀干和與軀干相連接的腿。目前主要的腿式機(jī)器人主要有雙足機(jī) 器人、四足機(jī)器人、六足機(jī)器人和八足機(jī)器人。各腿包括多個(gè)連桿。相鄰的連桿由關(guān)節(jié)連接 在一起從而能夠運(yùn)動(dòng)。
[0003] 2006年1月第28卷第1期《機(jī)器人ROBOT》，題目名稱為"腿式機(jī)器人的研宄綜 述"，作者劉靜，趙曉光，譚民。文中指出腿式機(jī)器人的身體與地面是分離的，這種機(jī)械結(jié)構(gòu) 的優(yōu)點(diǎn)在于，機(jī)器人的身體可以平衡地運(yùn)動(dòng)而不必考慮地面粗糙程度和腿的放置位置。腿 式機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃算法的基于思想是：已知機(jī)器人的腿部末端在坐標(biāo)系中的位置，求腿 各個(gè)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)角。當(dāng)關(guān)節(jié)角確定后，就可以構(gòu)造機(jī)器人的步態(tài)模式。所述腿式機(jī)器人步 態(tài)的方式?jīng)Q定了機(jī)器人對(duì)地形的適應(yīng)性。高層控制器用于實(shí)現(xiàn)腿式機(jī)器人的姿態(tài)控制、運(yùn) 動(dòng)控制和步態(tài)規(guī)劃。
[0004] 近些年來，隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)感知能力提出了更 高的要求。對(duì)于腿式機(jī)器人而言，如何實(shí)現(xiàn)不同動(dòng)作成為其研宄的熱點(diǎn)。由于腿式機(jī)器人 的工作環(huán)境復(fù)雜，影響其運(yùn)動(dòng)的因素較多，而其中能否靈敏感知足底觸地狀態(tài)是腿式機(jī)器 人實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵因素。
[0005] 目前，我國一部分機(jī)器人采用簡單的開環(huán)控制，如CN101370623公開的"腿式機(jī)器 人"，能在確保軀干高度低的情況下以大步幅行走，但是步伐的長度需要事先預(yù)定，并不能 夠適應(yīng)較為復(fù)雜的路面狀況。還有一部分機(jī)器人采用了力/力矩傳感器來獲取機(jī)器人著地 的力或力矩信息，如CN1860001的"腿式移動(dòng)機(jī)器人"，即在設(shè)計(jì)中采用了力傳感器反饋腿 部活動(dòng)狀態(tài)。但是這類傳感器的價(jià)格昂貴，且對(duì)安裝和使用的要求也較高，因此，改進(jìn)機(jī)器 人足底的觸地感知方式成為了腿式機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了提高腿式機(jī)器人足底觸地狀態(tài)的靈敏感知，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種適用于腿式機(jī) 器人的足部觸地檢測(cè)機(jī)構(gòu)。該足部觸地檢測(cè)機(jī)構(gòu)一方面通過足部接觸地面時(shí)引起的彈簧微 小壓縮實(shí)現(xiàn)兩個(gè)銅柱的導(dǎo)通，該導(dǎo)通信號(hào)表明足部已觸地；另一方面當(dāng)足部離開地面時(shí)，彈 簧壓縮而產(chǎn)生的彈簧力而迫使兩個(gè)銅柱的導(dǎo)通斷開，該斷開信號(hào)表明足部已離地；然后，腿 式機(jī)器人的高層控制器通過各個(gè)單腿控制器來監(jiān)控兩個(gè)銅柱的導(dǎo)通和斷開來判斷足端是 否觸地。
[0007] 本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種適用于腿式機(jī)器人的足部觸地檢測(cè)機(jī)構(gòu)，腿式機(jī)器人包括軀干 和與軀干相連接的腿，所述腿上至少設(shè)有足支柱（1);足支柱（1)上設(shè)有A連桿（1C)、B連 桿（ID)和足遠(yuǎn)端體（IB);其特征在于：足部觸地檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括有連接座（2)、固定座（3)、 彈簧（4)、內(nèi)螺紋銅柱（5)、A銅柱（6)、B銅柱（7)和螺母（8);
[0008] 足支柱⑴的A連桿（1C)的第一螺紋段（ICl)上連接有內(nèi)螺紋銅柱（5)。
[0009] 足支柱⑴的B連桿（ID)的第二螺紋段（IDl)上連接有螺母（8)。
[0010] 連接座⑵上設(shè)有A支板（2A)、B支板（2B)、橫板（2C)和圓凸臺(tái)（2D)。A支板 (2A)上設(shè)有AA螺紋孔（2A1)，通過該AA螺紋孔（2A1)與一螺釘?shù)呐浜?，?shí)現(xiàn)連接座（2)的 一端與腿式機(jī)器人的連接部位固定。B支板（2B)上設(shè)有AB螺紋孔（2B1)，通過該AB螺紋 孔（2B1)與另一螺釘?shù)呐浜?，?shí)現(xiàn)連接座（2)的另一端與腿式機(jī)器人的連接部位固定。
[0011] 橫板（2C)上設(shè)有A中心通孔（2C1)、AA通孔（2C2)和AB通孔（2C3);所述A中心 通孔（2C1)用于足支柱⑴的B連桿（ID)穿過；所述AA通孔（2C2)用于一導(dǎo)線穿過，穿過 后的所述一導(dǎo)線的一端與A圓柱（6)固定，所述一導(dǎo)線的另一端與5V電源正極連接；所述 AB通孔（2C3)用于另一導(dǎo)線穿過，穿過后的所述另一導(dǎo)線的一端與B圓柱（7)固定，所述另 一導(dǎo)線的另一端與信號(hào)檢測(cè)IO 口相連。
[0012] 圓凸臺(tái)（2D)上設(shè)有AC螺紋盲孔（2D1)和AD螺紋盲孔（2D2);所述AC螺紋盲孔 (2D1)用于放置A螺紋釘（31)，所述A螺紋釘（31)的一端穿過固定座（3)上的BC沉頭通 孔（3D)后，螺紋連接在AC螺紋盲孔（2D1)中；所述AD螺紋盲孔（2D2)用于放置B螺紋釘 (32)，所述B螺紋釘（32)的一端穿過固定座（3)上的BD沉頭通孔（3E)后，螺紋連接在AD 螺紋盲孔（2D2)中；
[0013] 固定座（3)上設(shè)有B中心通孔（3A)、BA螺紋孔（3B)、BB螺紋孔（3C)、BC沉頭通 孔（3D)和BD沉頭通孔（3E);
[0014] 所述的B中心通孔（3A)用于足支柱（1)的B連桿（ID)穿過；
[0015] 所述的BC沉頭通孔（3D)用于A螺紋釘（31)穿過，穿過BC沉頭通孔（3D)后的A 螺紋釘（31)的AA螺紋段（31A)連接在連接座⑵的AC螺紋盲孔（2D1)中；
[0016] 所述的BD沉頭通孔（3E)用于B螺紋釘（32)穿過，穿過BD沉頭通孔（3E)后的B 螺紋釘（32)的BB螺紋段（32A)連接在連接座⑵的AD螺紋盲孔（2D2)中；
[0017] 所述的BA螺紋孔（3B)用于安裝A銅柱6 ;A銅柱（6)與5V電源正極連接。
[0018] 所述的BB螺紋孔（3C)用于安裝B銅柱7。B銅柱7與信號(hào)檢測(cè)IO 口連接。
[0019] 所述內(nèi)螺紋銅柱（5)為導(dǎo)電體，所述固定座（3)為絕緣體。
[0020] 本發(fā)明的一種適用于腿式機(jī)器人的足部觸地檢測(cè)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0021] ①該足部結(jié)構(gòu)簡單適用，易于安裝。
[0022] ②該足部集機(jī)器人足與觸地開關(guān)設(shè)計(jì)于一體，無需外購商用開關(guān)。
[0023] ③該足部觸地開關(guān)只有兩根引線，減輕腿結(jié)構(gòu)布線設(shè)計(jì)難度，且引線從結(jié)構(gòu)內(nèi)部 通過，無外露。
[0024] ④該足部內(nèi)置彈簧，可用于緩沖足末端與地面接觸時(shí)的沖擊，減輕沖擊對(duì)腿的影 響。
[0025] ⑤該足部結(jié)構(gòu)只需通過足部單元的連接座實(shí)現(xiàn)與腿直接的固定連接，與腿的集成 簡單可靠。
【附圖說明】
[0026] 圖1是本發(fā)明的適用于腿式機(jī)器人的足部