[实用新型]用于多足仿生机器人的多功能脚

说明书

用于多足仿生机器人的多功能脚，包括弹性脚掌、脚爪、轴、动力机构和腿支架，弹性脚掌固定在腿支架的底部，轴和动力机构相连并固定在腿支架的下部，脚爪与轴直接连接或通过套环连接。本实用新型多功能脚的设计使多足仿生机器人的多足具备多种功能：行走时减振蓄能功能、攀爬时的勾挂嵌抓功能、抓取时的抓握功能等，使多足仿生机器人对复杂地形的适应能力大幅提升；结构简单，采用单个动力源进行驱动，不但使其控制方式简单化，更极大地减化了结构设置，减轻了重量，缩小了体积；节能增效，利用弹性脚掌吸收和储存冲击能，不仅可以起到减振作用，还可将其转化为行走的动力，有效降低行进过程中的能量消耗，提高多足仿生机器人的续航能力。

技术领域

本实用新型涉及仿生机器人领域，具体涉及一种用于多足仿生机器人的多功能脚。

背景技术

近年来，多足机器人已经大量运用于日常生活和工业生产中，但大多数多足机器人的机械脚功能单一，只能在特定的环境下活动，对于一些复杂多变的环境，如平地行走、冰面行走、奔跑、越障、攀爬、攀岩等复杂多变地形时，难以胜任。

为适应复杂多变的地形，模仿自然界生物的足/爪对机械脚进行仿生学研究成了热点。CN 201700013845.8公开了一种仿猫爪伸缩特性的机械足，包括脚掌和脚趾，脚趾分为根趾节、中趾节和前趾节，利用一个电机通过齿轮和皮带传动来控制一个脚趾的前端的脚爪的收缩，并利用钮簧提供缓冲，其存在多处不足：1.电机的数量较多，一只足需四个电机控制其脚爪的收缩；2.结构复杂，一个足有十二的趾节，其结构复杂，体积较大；3. 脚爪的钩抓力弱且无抓握能力，利用皮带传动易于打滑，难以在小型的机械足内传递较大的力，其钩抓力弱，同时只是仿猫爪的伸缩，不具备抓握能力；4.能量的利用率低，利用多级传动降低了能量的利用率；5.极易损坏，电机及传动机构仍处于足底，行走中极易损坏；6.能耗高，钮簧只能为脚爪提供缓冲，机械足整体的缓冲减振作用不足，同时也无法对其爪落地时的冲击能再次利用。

CN 201610844002.8公开了一种蜘蛛探测仿生机器人，具有两对仿昆虫的（多刺）机械跗节，跗节的中部设有车轮，并通过液压驱动实现机械跗节和车轮之间的切换，其存在的不足之处是：1.多刺的机械跗节对坚硬地形的抓地能力差，多刺的机械跗节提高了对低硬度地形的抓地能力，对坚硬地形（如岩石、冰面）因其接触面积的减小使其抓地能力大幅下降；2.无抓握能力，多刺的机械跗节无抓握能力；3.振动大，机械跗节和车轮的缓冲能力极小，行进中的振动幅度大；4.机械跗节无法对其落地时的冲击能有效的吸收利用，行进时的能耗高。

综上所述，现有机械脚尚存在诸多不足之处，极大的限制了机器人在野外的应用。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种结构简单，能蓄能减振、节能降耗，具有勾挂嵌抓功能及抓握功能的多足仿生机器人的多功能脚。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是，用于多足仿生机器人的多功能脚，包括弹性脚掌、脚爪、轴、动力机构和腿支架，所述弹性脚掌固定在腿支架的底部，轴和动力机构相连并固定在腿支架的下部，脚爪直接与轴相连、或通过套环与轴相连。

进一步，所述脚爪数量为1～4个。

进一步，所述弹性脚掌为多足仿生机器人的足腿行走或站立提供底部支撑，所述脚爪在动力机构的驱动下提供多足仿生机器人攀爬的脚爪勾挂嵌抓功能、或为多足仿生机器人的多足提供类似手掌的抓握功能。

进一步，所述动力机构为伺服电机驱动动力机构或液压驱动动力机构，为脚爪的收放提供动力。

进一步，所述弹性脚掌采用板条弹簧蓄能和/或螺旋弹簧蓄能，可在行进过程中，吸收脚掌与地面接触时产生的冲击能，起到减振作用的同时将冲击能储存，在脚掌离开地面的过程中将其转化成驱动力释放，降低行进过程中的能量消耗。