[发明专利]步行机器人脚力测量装置

权利要求书

1.一种步行机器人脚力测量装置，其特征在于，包括：

上支撑板(1)，固定连接于机器人足部机构的驱动组件(7)；

下支撑板(2)，相对地设置在上支撑板(1)的下方；以及

多个压力测量组件(3)，各压力测量组件(3)包括：

保护外壳(31)，固定连接在上支撑板(1)和下支撑板(2)之间，上端和下端开口；

薄膜式力敏感电阻(32)，设置在保护外壳(31)内的下端开口对应的下支撑板(2)的表面上；

压紧垫(33)，设置在保护外壳(31)内的薄膜式力敏感电阻(32)的上表面上；

碟形弹簧(34)，设置在保护外壳(31)内，一端连接压紧垫(33)；以及

运动推杆(35)，与碟形弹簧(34)的另一端接触，穿设保护外壳(31)的上端开口且固定连接上支撑板(1)；

其中，当机器人的脚底与地面接触时，下支撑板(2)接收地面与机器人的脚底之间的作用力向上移动，上支撑板(1)受机器人的脚底的作用力而向下移动、进而运动推杆(35)沿保护外壳(31)向下推动压紧垫(33)向下移动，碟形弹簧(34)被压缩；

当机器人的脚底离开地面时，由于重力和被压缩的碟形弹簧(34)的弹力的作用，下支撑板(2)向下移动，压紧垫(33)与运动推杆(35)向上移动，碟形弹簧(34)恢复至初始状态。

2.根据权利要求1所述的步行机器人脚力测量装置，其特征在于，压力测量组件(3)为多个，且均匀分布于上支撑板(1)和下支撑板(2)之间的空间的周边。

3.根据权利要求2所述的步行机器人脚力测量装置，其特征在于，压力测量组件(3)为4个，且分布于上支撑板(1)和下支撑板(2)之间的空间的四个拐角处。

4.根据权利要求1所述的步行机器人脚力测量装置，其特征在于，所述步行机器人脚力测量装置还包括：

地面接触缓冲垫(4)，贴覆在下支撑板(2)的下表面上。

5.根据权利要求1所述的步行机器人脚力测量装置，其特征在于，所述步行机器人脚力测量装置还包括：

信号处理单元(5)，设置于上支撑板(1)和下支撑板(2)之间，并通信连接薄膜式力敏感电阻(32)，以用于实现阻值到电压信号的变换。

6.根据权利要求1所述的步行机器人脚力测量装置，其特征在于，运动推杆(35)通过紧固螺钉(6)固定连接上支撑板(1)。

7.根据权利要求1所述的步行机器人脚力测量装置，其特征在于，碟形弹簧(34)为多个弹簧经对合组合而成。

8.根据权利要求1所述的步行机器人脚力测量装置，其特征在于，机器人在行走过程中的ZMP计算公式如下：

pzmp=Σj=1NpjfjΣj=1Nfj]]>

其中，p_j表示第j个薄膜式力敏感电阻(32)的空间坐标矢量，f_j为薄膜式力敏感电阻(32)j所感知的来自于地面的法向力，N为薄膜式力敏感电阻(32)的数量。

9.根据权利要求8所述的步行机器人脚力测量装置，其特征在于，

当单脚底的压力测量组件(3)数量为4个时，单腿支撑期N＝4，双腿支撑期N＝8。

10.根据权利要求1所述的步行机器人脚力测量装置，其特征在于，

碟形弹簧(34)的初始状态具有一定的预压力。