[发明专利]一种可自动变形的腿足机器人足爪及其工作方法

说明书

本发明公开了一种可自动变形的腿足机器人足爪，包括：活塞，设置于活塞缸中，所述活塞连接肱板的一端，所述活塞缸连接肱板的另一端，所述肱板通过活塞在活塞缸中上下运动而进行张合运动，所述肱板连接爪，所述肱板通过张合运动带动爪进行上下张合运动。本发明的机器人足爪，站立式稳定性能更高，与地形交互反应速度快，并且能够实现点足和平面足之前的自由快速切换，同时通过限位块避免了支撑腿和摆动腿之间的碰撞。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种可自动变形的腿足机器人足爪及其工作方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

足类机器人发展越来越快，高性能的足式机器人踝关节往往发挥着巨大的作用。在机器人进行快速行走的时候踝关节发挥的作用不大，此时我们希望机器人是一个点足，纯动力学行走能取得比较良好的机动性能。但是，在机器人停止的时候我们希望机器人的足端是一个平面，为机器人稳定站立提供多个方面的支撑。按照传统的方法，使用主动踝关节需要快速地检测足端接触情况并切换足端的形态变化，也就是说主动踝关节对于地面环境的交互需要机器人快速的应对，这个对控制算法，驱动以及传感器提出了很大的挑战。与此同时，若使用平面作为机器人足端，机器人行走的同时由于足端占空间比较大，很容易在支撑腿和摆动腿之间碰撞，使机器人失稳倒地。

也就是，目前的机器人踝关节纯在诸多问题和需要改进的地方，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

①与地形交互反应速度慢；

②目前的被动踝关节无法实现点足和平面足之间自由快速地切换；

③增大足端面积容易引起支撑腿和摆动腿之间的碰撞。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种可自动变形的腿足机器人足爪及其工作方法，其能够实现点足和平面足之间自由快速地切换。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种可自动变形的腿足机器人足爪，包括：

活塞，设置于活塞缸中，所述活塞连接肱板的一端，所述活塞缸连接肱板的另一端，所述肱板通过活塞在活塞缸中上下运动而进行张合运动，所述肱板连接爪，所述肱板通过张合运动带动爪进行上下张合运动。

进一步地，所述活塞内设置有弹簧，进行缓冲作用，弹簧的劲度系数可以改变以适应不同的响应速度和缓冲强度。

进一步地，还包括限位块，设置于活塞缸外侧，防止爪和肱板贴着活塞或活塞缸，在落足时形成受力寄点而使爪无法正常张开。

进一步地，所述限位块的外表面与肱板和活塞缸之间的最小角度相平行。

进一步地，所述机器人足爪着地时，与机器人腿足斜向的爪为第一爪，所述第一爪先于足爪的其他爪着地，所述第一爪对腿足机器人形成矫正作用。

进一步地，所述第一爪对腿足机器人的矫正强度，通过改变肱板材料弹性来调整。

进一步地，所述足爪的外层包装有整体的弹性膜，防止铰链部位进入碎石和粉尘。

进一步地，所述足爪的爪数量可调节，所述足爪的爪长度可调节，所述爪和活塞的角度可调节。

第二方面，本发明提供一种可自动变形的腿足机器人足爪工作方法，包括：

根据足端和地面的接触情况，使活塞在活塞缸中上下运动，带动肱板张合运动以及爪的上下运动；

当足爪着地时，爪心受到机器人重力影响使活塞向活塞缸内部运动；

所述爪受到肱板的挤压张开，多个爪形成一个平面共同支撑机器人。