[发明专利]用于足端的压力缓冲装置

说明书

本发明提供一种用于足端的压力缓冲装置，所述足端包括：足关节上部、足关节中部和足底，所述装置包括：压力传感器、第一液压缸、第二液压缸和控制器，其中，足关节上部与足关节中部非接触式连接；第一液压缸和第二液压缸的缸体可拆卸地对称安装在足关节上部的两侧，第一液压缸和第二液压缸的液压杆可拆卸地对称安装在足关节中部的两侧；压力传感器可拆卸地分别与足关节中部和足底相连，用于采集足底接触地面时的压力值；控制器用于接收压力传感器采集的压力值，并根据压力值对第一液压缸和第二液压缸的伸缩量进行控制。本发明的缓冲装置，通过第一液压缸和第二液压缸提供缓冲力，相应速度较快，调节范围宽。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种用于足端的压力缓冲装置。

背景技术

传统液压四足机器人的腿部缓冲装置为脚部弹簧结构，该结构能够在运动过程中为单腿系统提供被动柔顺特性，但这种柔顺特性的效果比较有限，只能用于特定的任务。如果足端点在前向运动过程中遇到障碍物阻碍，弹簧机构仅能够吸收部分的接触冲击，如果单腿不能有效主动地控制足端的前向运动，随着弹簧受力的逐渐增大，机器人受到向后的推力与支撑相的其他腿的前向力冲突，将增大机器人失衡的风险并造成机器人结构的过载损伤。

相关技术中，采用主动柔顺主要有阻抗控制、力位混合控制和动态混合控制等方式解决上述问题，其中，阻抗控制是通过调整机器人末端的刚度，从而使力和位置满足某种理想的动态关系来实现柔顺功能，现有的阻抗控制方法大多从系统的动力学模型出发，将足端三维空间测量力反馈折算为关节力矩，通过关节力矩控制实现足端空间力控制。但是，这种方法要求精确的动力学模型，这对于实际系统来说较为困难。

对于负荷较大的四足机器人(如大象机器人)而言，在行走过程中足端与地面的冲击载荷较大，通过调整机器人末端刚度的方法所需调节刚度的范围过大，在实际操作过程中成本过高且控制难度也将加大。因此，研究能够承受重载的腿部缓冲技术方案意义重大。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种用于足端的压力缓冲装置，根据足底接触地面时的压力值对第一液压缸和第二液压缸的伸缩量进行控制，以通过第一液压缸和第二液压缸提供缓冲力，相应速度较快，调节范围宽。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于足端的压力缓冲装置，所述足端包括：足关节上部、足关节中部和足底，所述装置包括：压力传感器、第一液压缸、第二液压缸和控制器，其中，所述足关节上部与所述足关节中部非接触式连接；所述第一液压缸和所述第二液压缸的缸体可拆卸地对称安装在所述足关节上部的两侧，所述第一液压缸和所述第二液压缸的液压杆可拆卸地对称安装在所述足关节中部的两侧；所述压力传感器可拆卸地分别与所述足关节中部和所述足底相连，用于采集所述足底接触地面时的压力值；所述控制器用于接收所述压力传感器采集的压力值，并根据所述压力值对所述第一液压缸和所述第二液压缸的伸缩量进行控制。

根据本发明的一个实施例，上述的用于足端的压力缓冲装置，还包括：电液伺服阀，所述电液伺服阀分别与所述第一液压缸和所述第二液压缸相连，其中，所述控制器通过电液伺服阀对所述第一液压缸和所述第二液压缸的伸缩量进行控制。

根据本发明的一个实施例，所述第一液压缸和所述第二液压缸的型号相同。

根据本发明的一个实施例，所述足关节中部的内部为空心圆柱。

根据本发明的一个实施例，所述足关节上部包括：对称分布的第一凸肩和第二凸肩、第一圆柱体，其中，所述足关节上部的第一圆柱体套设在所述足关节中部的空心圆柱中；所述足关节上部通过所述第一凸肩和所述第二凸肩分别与所述第一液压缸和所述第二液压缸的缸体可拆卸地连接。

根据本发明的一个实施例，所述足关节中部包括：对称分布的第三凸肩和第四凸肩，其中，所述足关节中部通过所述第三凸肩和所述第四凸肩分别与所述第一液压缸和所述第二液压缸的液压杆可拆卸地连接。