一种重载六足机器人自复位减震足端

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种重载六足机器人自复位减震足端。

背景技术

重载六足机器人在野外进行运载工作时，其环境是多变且未知的，在抬腿或落腿的时候，足端的姿态极大程度地影响着机器人下一步动作的稳定性和安全性，在复杂多变的环境中，特别是在坚硬地面上行走时，对大型机器人的行走影响更大；比如：主动式的足端结构可在足端离开地面时保证足端姿态，但是会增加结构复杂性和机体质量；被动式的有踝关节足端无法在离地时确定足端姿态，还会增加机器人控制落足的难度；圆柱和球形结构足端结构机器人不适应负重载，路况适应性弱。

发明内容

本申请提供一种重载六足机器人自复位减震足端，以改善上述问题。

本发明具体是这样的：

一种重载六足机器人自复位减震足端，包括法兰盘、力传感器、球铰杆、底座以及复位弹簧；

法兰盘包括相对的第一侧及第二侧，第一侧用于与机器人肢腿连接，第二侧设置有安装槽，力传感器安装于安装槽内；球铰杆的一端与法兰盘或力传感器连接，球铰杆的另一端设置有球形部；

底座设置有球形槽，球形部与球形槽铰接；

复位弹簧的两端分别与法兰盘及底座连接，且复位弹簧套设于球铰杆，且复位弹簧用于使得底座具备向其轴线与球铰杆的轴线重合的方向运动的趋势。

在本发明的一种实施例中，力传感器具备通孔，球铰杆的一端通过通孔与法兰盘连接。

在本发明的一种实施例中，底座包括第一分部、第二分部以及减振组件；第一分部与第二分部沿其轴线方向可活动地连接；

第一分部设置有朝向法兰盘的方向凸出的球铰座，球形槽开设于球铰座；

减振组件包括多个蝶形弹簧，多个蝶形弹簧均位于第一分部与第二分部之间，且多个蝶形弹簧的两端均分别与第一分部及第二分部连接；其中，多个蝶形弹簧绕底座的轴线间隔布置。

在本发明的一种实施例中，安装槽的外周设置有用于安装复位弹簧的第一环形槽，且第一环形槽开设有与安装槽连通的槽口，槽口用于供力传感器的电连接线通过；

第一分部设置有安装复位弹簧的第二环形槽，第二环形槽围绕球铰座设置。

在本发明的一种实施例中，球形部的外周开设有限位槽，限位槽绕球铰杆的轴线设置；

球铰座绕其轴线设置有至少四个限位孔，四个限位孔绕球铰座的轴线阵列式设置，且每个限位孔内均螺纹连接有第一限位杆，第一限位杆用于与限位槽抵接，以限制球形部相对于球形槽的转动。

在本发明的一种实施例中，球形部开设有导油孔及油塞，导油孔与限位槽连通，油塞与导油孔可拆卸地连接，以封堵或敞开导油孔。

在本发明的一种实施例中，重载六足机器人自复位减震足端还包括与球铰杆连接的限位盘以及多个第二限位杆；

多个第二限位杆均沿球铰杆的轴线方向与限位盘可活动地连接，多个第二限位杆均用于与球铰座抵接，以限制底座相对于球铰杆的转动。

在本发明的一种实施例中，底座还包括多个连接螺栓及多个连接螺母，第一分部及第二分部分别开设有多个第一安装孔及多个第二安装孔，多个第一安装孔及多个第二安装孔均绕底座的轴线间隔设置，且多个第一安装孔与多个第二安装孔一一对应；

每个连接螺母均安装于一个第一安装孔，每个连接螺栓均安装于一个第二安装孔，且每个连接螺栓均与一个连接螺母对应连接。

在本发明的一种实施例中，第一分部朝向第二分部的一端设置有第一导向套，第二分部朝向第一分部的一端设置有第二导向套，第一导向套与第二导向套一一对应，且对应的第一导向套及第二导向套均套设于同一个连接螺栓，且每个第一导向套的外壁均与对应的第二导向套的内壁可滑动地配合；

每个蝶形弹簧均套设于对应的第一导向套及其对应第二导向套外。

在本发明的一种实施例中，重载六足机器人自复位减震足端还包括防滑套和防尘罩；

防滑套与底座连接，且位于底座用于与地面接触的一侧，且防滑套朝向地面的一侧阵列式布置有多个倾斜凸起；

防尘罩与法兰盘及底座连接，且套设于复位弹簧。

本发明的有益效果是：

该重载六足机器人自复位减震足端用于重载六足机器人，其目的是在使用的过程中能够保证机器人在下一步落脚时足端姿态为初始位置，避免出现崴脚情况，方便控制；

具体的，该重载六足机器人自复位减震足端包括法兰盘、力传感器、球铰杆、底座以及复位弹簧；其中，法兰盘用于与机器人肢腿连接，而力传感器与法兰盘连接，以检测该重载六足机器人自复位减震足端在使用过程中的受力情况；而底座用于与地面接触，并且由于底座通过球铰杆与法兰盘连接，在连接的过程中，通过球形部与球形槽的铰接配合，便可改变底座相对于法兰盘的角度，从而适应重载六足机器人的行进动作；

在重载六足机器人行进的过程中，在下一步落脚之前，通过复位弹簧能够使得底座向其轴线与球铰杆的轴线重合的方向运动，进而回复至原位，从而能够保证机器人在下一步落脚时足端姿态为初始位置，进而能够避免出现崴脚情况，从而能够保证重载六足机器人的行进稳定性，并且能够简化重载六足机器人自复位减震足端的结构，降低其制作成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请提供的重载六足机器人自复位减震足端第一视角的结构示意图；

图2为本申请提供的重载六足机器人自复位减震足端第二视角的结构示意图；

图3为本申请提供的重载六足机器人自复位减震足端第三视角的结构示意图；

图4为本申请提供的重载六足机器人自复位减震足端的剖视图；

图5为本申请提供的法兰盘及球铰杆的结构示意图；

图6为本申请提供的底座的结构示意图；

图7为本申请提供的法兰盘的结构示意图；

图8为本申请提供的第一分部的结构示意图；

图9为本申请提供的第一限位杆、限位盘及第二限位杆的结构示意图；

图10为本申请提供的第一限位杆与限位槽时的结构示意图；

图11为图6中A处的局部示意图。

图标：200-重载六足机器人自复位减震足端；210-法兰盘；220-力传感器；230-球铰杆；240-底座；250-复位弹簧；211-第一侧；212-第二侧；213-安装槽；231-球形部；241-球形槽；221-通孔；242-第一分部；243-第二分部；260-减振组件；244-球铰座；261-蝶形弹簧；214-第一环形槽；215-槽口；245-第二环形槽；232-限位槽；246-限位孔；247-第一限位杆；248-导油孔；249-油塞；271-限位盘；272-第二限位杆；273-连接螺栓；274-连接螺母；275-第一安装孔；276-第二安装孔；277-第一导向套；278-第二导向套；280-防滑套；290-防尘罩；281-倾斜凸起。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

重载六足机器人在野外进行运载工作时，其环境是多变且未知的，在抬腿或落腿的时候，足端的姿态极大程度地影响着机器人下一步动作的稳定性和安全性，在复杂多变的环境中，特别是在坚硬地面上行走时，对大型机器人的行走影响更大；

比如：主动式的足端结构可在足端离开地面时保证足端姿态，但是会增加结构复杂性和机体质量；被动式的有踝关节足端无法在离地时确定足端姿态，还会增加机器人控制落足的难度；圆柱和球形结构足端结构机器人不适应负重载，路况适应性弱。

基于上述原因，请参照图1-图6，本实施例提供一种重载六足机器人自复位减震足端200，其能够在抬腿或落腿的时候，确保足端的姿态为原始位置，从而能够提高足端落地的稳定性，防止出现崴脚的情况，而且其结构简单，且使用稳定性搞，能够适应不同路面情况的行进需求；

具体的，该重载六足机器人自复位减震足端200包括法兰盘210、力传感器220、球铰杆230、底座240以及复位弹簧250；

法兰盘210包括相对的第一侧211及第二侧212，第一侧211用于与机器人肢腿连接，第二侧212设置有安装槽213，力传感器220安装于安装槽213内；球铰杆230的一端与法兰盘210或力传感器220连接，球铰杆230的另一端设置有球形部231；

底座240设置有球形槽241，球形部231与球形槽241铰接；

复位弹簧250的两端分别与法兰盘210及底座240连接，且复位弹簧250套设于球铰杆230，且复位弹簧250用于使得底座240具备向其轴线与球铰杆230的轴线重合的方向运动的趋势。

请参照图1-图6，该重载六足机器人自复位减震足端200的工作原理是：

该重载六足机器人自复位减震足端200用于重载六足机器人，其目的是在使用的过程中能够保证机器人在下一步落脚时足端姿态为初始位置，避免出现崴脚情况，方便控制；具体的，该重载六足机器人自复位减震足端200包括法兰盘210、力传感器220、球铰杆230、底座240以及复位弹簧250；其中，法兰盘210用于与机器人肢腿连接，而力传感器220与法兰盘210连接，以检测该重载六足机器人自复位减震足端200在使用过程中的受力情况；而底座240用于与地面接触，并且由于底座240通过球铰杆230与法兰盘210连接，在连接的过程中，通过球形部231与球形槽241的铰接配合，便可改变底座240相对于法兰盘210的角度，从而适应重载六足机器人的行进动作；

在重载六足机器人行进的过程中，在下一步落脚之前，通过复位弹簧250能够使得底座240向其轴线与球铰杆230的轴线重合的方向运动，进而回复至原位，从而能够保证机器人在下一步落脚时足端姿态为初始位置，进而能够避免出现崴脚情况，从而能够保证重载六足机器人的行进稳定性，并且能够简化重载六足机器人自复位减震足端200的结构，降低其制作成本。

进一步地，请参照图1-图6，在本实施例中，在安装力传感器220时，为便于法兰盘210与球铰杆230的连接，故，力传感器220具备通孔221，球铰杆230的一端通过通孔221与法兰盘210连接。

在工作的过程中，足端在接触地面的瞬间产生的冲击不仅会对结构造成损坏，还会对机器人身上的驱动装置和传感器等造成不利影响；由此，在设置底座240时，请参照图1-图6，底座240包括第一分部242、第二分部243以及减振组件260；第一分部242与第二分部243沿其轴线方向可活动地连接；

第一分部242设置有朝向法兰盘210的方向凸出的球铰座244，球形槽241开设于球铰座244；

减振组件260包括多个蝶形弹簧261，多个蝶形弹簧261均位于第一分部242与第二分部243之间，且多个蝶形弹簧261的两端均分别与第一分部242及第二分部243连接；其中，多个蝶形弹簧261绕底座240的轴线间隔布置。

由此，通过这样的设置方式，能够在使用的过程中，由于第一分部242与第二分部243可活动地连接，进而能够在受力的过程中，通过位于第一分部242与第二分部243之间的多个蝶形弹簧261起到缓冲的作用，进而能够吸收行进过程中的冲击，从而能够减少冲击对零部件和传感器等造成的损坏，保证机器人在行走过程中的稳定性和安全性。

需要说明的是，在设置第一分部242和第二分部243的过程中，由于其采用的是活动连接的方式，进而能够在受力的过程中，通过两者之间的相对运动，进而改变两者之间的间距，并且在间距减小时，位于第一分部242和第二分部243之间的多个蝶形弹簧261受到压缩，进而能够吸收冲击力，而在两者的间距增大时，即为多个蝶形弹簧261回复至原位，而且在设置多个蝶形弹簧261时，采用的是多个蝶形弹簧261绕底座240的轴线间隔布置的方式，进而能够提高受力缓冲过程中的均匀性，从而能够提高减振组件260的缓冲作用，

进一步地，请参照图1-图8，在安装复位弹簧250时，本实施例采用的是，安装槽213的外周设置有用于安装复位弹簧250的第一环形槽214，第一分部242设置有安装复位弹簧250的第二环形槽245，第二环形槽245围绕球铰座244设置，即，通过第一环形槽214及第二环形槽245的设置，能够对复位弹簧250起到定位安装的作用，以简化其安装步骤，而且，为便于力传感器220的安装，故，第一环形槽214开设有与安装槽213连通的槽口215，槽口215用于供力传感器220的电连接线通过。

进一步地，请参照图1-图10，基于上述结构，该重载六足机器人自复位减震足端200在使用的过程中，通过球形部231与球形槽241的配合，使得底座240与法兰盘210间的相对角度发生改变，从而适应行进的需求，而且在此过程中，为提高该重载六足机器人自复位减震足端200的行进稳定性，故，可以对底座240相对于球铰杆230及法兰盘210的偏转角度进行限制，即，可以对球形部231相对于球形槽241的转动方向进行限制，由此，球形部231的外周开设有限位槽232，限位槽232绕球铰杆230的轴线设置；球铰座244绕其轴线设置有至少四个限位孔246，四个限位孔246绕球铰座244的轴线阵列式设置，且每个限位孔246内均螺纹连接有第一限位杆247，第一限位杆247用于与限位槽232抵接，以限制球形部231相对于球形槽241的转动。

通过这样的设置方式，便可通过第一限位杆247与限位槽232的抵接（如图10所示），进而对球形部231相对于球形槽241的转动方向起到限制作用，具体的，以球铰座244绕其轴线设置有四个限位孔246为例，四个限位孔246绕球铰座244的轴线阵列式设置，由此，在限制其转动方向时，可以通过使得相对于球铰杆230的轴线对称的两个第一限位杆247与限位槽232抵接，便可对球形部231相对于球形槽241的转动方向起到限制作用，进而使得球形部231相对于球形槽241的转动轴线即为与限位槽232抵接的两个第一限位杆247的轴线重合；需要说明的是，其转动方向的限制是根据使用的需求进行适应性调整，若在四个第一限位杆247均与限位槽232抵接的情况下，则可使得球形部231与球形槽241固定连接。

在球形部231转动的过程中，为减小球形部231与球形槽241之间的摩擦，故，球形部231开设有导油孔248及油塞249，导油孔248与限位槽232连通，油塞249与导油孔248可拆卸地连接，以封堵或敞开导油孔248。通过导油孔248便可向球形部231与球形槽241之间的配合面添加润滑油，从而降低摩擦，以延长球形部231和球形槽241的使用寿命。

进一步地，请参照图1-图10，在球形部231相对于球形槽241转动地过程中，为对球形部231相对于球形槽241的转动角度进行限制，故，重载六足机器人自复位减震足端200还包括与球铰杆230连接的限位盘271以及多个第二限位杆272；

多个第二限位杆272均沿球铰杆230的轴线方向与限位盘271可活动地连接，多个第二限位杆272均用于与球铰座244抵接，以限制底座240相对于球铰杆230的转动。

由此，通过调整第二限位杆272的位置，便可限制球铰座244与第二限位杆272之间的间距，由此便可对球形部231相对于球形槽241的转动角度进行限制。需要说明的是，在设置第二限位杆272的过程中，采用的是每个第二限位杆272均与一个第一限位杆247对应的方式，即，本实施例是以设置四个第二限位杆272的方式，每个第二限位杆272均位于对应的第一限位杆247的正上方。

基于上述的第一限位杆247及第二限位杆272的设置，在对球形部231与球形槽241间的转动配合进行限制时，需要多个第一限位杆247及多个第二限位杆272相互配合作用，即，当使得其中两个相对的第一限位杆247与限位槽232配合，使得球形部231的转动方向受到限制，且球形部231的转动轴线与两个与限位槽232配合的第一限位杆247的轴线方向时，为使得球形部231的转动角度受到限制，所调整的两个第二限位杆272之间的连线与球形部231的转动轴线垂直。

进一步地，请参照图1-图11，由上述内容可知，为使得第一分部242与第二分部243可活动地连接，故，

底座240还包括多个连接螺栓273及多个连接螺母274，第一分部242及第二分部243分别开设有多个第一安装孔275及多个第二安装孔276，多个第一安装孔275及多个第二安装孔276均绕底座240的轴线间隔设置，且多个第一安装孔275与多个第二安装孔276一一对应；

每个连接螺母274均安装于一个第一安装孔275，每个连接螺栓273均安装于一个第二安装孔276，且每个连接螺栓273均与一个连接螺母274对应连接。

而且第一分部242朝向第二分部243的一端设置有第一导向套277，第二分部243朝向第一分部242的一端设置有第二导向套278，第一导向套277与第二导向套278一一对应，且对应的第一导向套277及第二导向套278均套设于同一个连接螺栓273，且每个第一导向套277的外壁均与对应的第二导向套278的内壁可滑动地配合；

每个蝶形弹簧261均套设于对应的第一导向套277及其对应第二导向套278外。

由此，通过这样的设置方式，便可通过多个连接螺栓273与对应的连接螺母274的配合，使得第一分部242与第二分部243连接，且其连接方式为可活动地方式，即，在连接的过程中，第一分部242和第二分部243能够在，第一导向套277与第二导向套278配合所形成的导向作用下相互靠近，从而压缩位于第一分部242与多第二分部243之间的多个碟形弹簧，以起到缓冲的作用。

进一步地，请参照图1-图6，现有的重载六足机器人在湿滑地面行进时的防滑效果差，且爬坡能力有限，除此之外，重载六足机器人在湿滑地面上行走时，足端的防滑也尤为重要，由此，在本实施例中，为提高该重载六足机器人自复位减震足端200的工作稳定性以及防滑性，故，重载六足机器人自复位减震足端200还包括防滑套280和防尘罩290；防滑套280与底座240连接，且位于底座240用于与地面接触的一侧，且防滑套280朝向地面的一侧阵列式布置有多个倾斜凸起281，由此，能够提高与地面接触时的摩擦力，即，起到防滑的作用；防尘罩290与法兰盘210及底座240连接，且套设于复位弹簧250，由此能够防止杂物或灰尘进入法兰盘210与底座240之间，进而能够对力传感器220、复位弹簧250以及球铰杆230起到保护的作用。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。