机器人足关节的制作方法

1.本技术涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种机器人足关节。


背景技术：

2.机器人在当代社会中的作用越来越重要，足式机器人由于对非结构化环境的良好适应性，目前成为国内外研究的重要方向和发展热潮。对于四足机器人，单腿的腿部关节配置形式通常有膝式和肘式两种，两种形式能够组合使用。
3.相关技术见公告号为cn218021917u的实用新型专利，其公开了一种伺服泵控直驱机器人腿足系统，包括小腿关节、足端关节和阻尼被动关节，阻尼被动关节连接于小腿关节和足端关节之间，足端关节包括足端和拉压力传感器。
4.针对上述相关技术，拉压力传感器能够较为准确的检测来自足端直线方向的受力，机器人行走过程中，足端其他方向的受力感知偏差较大。


技术实现要素：

5.为了改善目前机器人足端受力感知偏差大的问题，本技术提供一种机器人足关节。
6.本技术提供的一种机器人足关节采用如下的技术方案：
7.一种机器人足关节，包括足连接端和足套，足套内设有弹性的内囊，内囊连接有压力传感器。
8.通过采用上述技术方案，机器人行走过程中，足套受到外部物体挤压时发生一定程度的变形，足套向内挤压弹性的内囊，内囊中的压力发生变化，压力传感器能够实时检测这种压力变化。由于来自足套不同方向的压力最终均会传递到内囊，从而压力传感器能够检测不同方向的受力情况。
9.综上，本技术包括以下有益技术效果：通过足套挤压内囊产生压力变化，能够准确检测足端不同方向的受力。
附图说明
10.图1为本技术实施例机器人腿足装置的结构示意图；
11.图2为图1中a-a面的剖视图；
12.图3为大腿臂的结构示意图；
13.图4为图3中b-b面的剖视图；
14.图5为小腿臂的结构示意图；
15.图6为图5中c-c面的剖视图；
16.图7为足关节部位的局部结构示意图。
17.附图标记说明：
18.1、大腿臂；11、第一减重孔；12、外耳板；13、内耳板；14、安装槽；15、销孔；16、第一
膝耳板；17、通孔；18、线孔；
19.2、小腿臂；21、第二减重孔；22、第二膝耳板；23、穿孔；24、足连接端；25、安装孔；26、延伸槽；
20.3、液压缸；31、缸体；32、活塞杆；33、安装架；
21.4、第一连接部；
22.5、第二连接部；
23.6、足关节；61、足套；611、防滑槽；62、内囊；621、螺纹段；63、盖板；64、固定螺母；
24.7、线缆；
25.8、压力传感器。
具体实施方式
26.以下结合附图1-7对本技术作进一步详细说明。
27.本技术实施例公开了一种机器人腿足装置。
28.参考图1和图2，机器人腿足装置包括大腿臂1、小腿臂2和液压缸3，大腿臂1与小腿臂2转动连接，液压缸3的缸体31转动连接于大腿臂1，液压缸3的活塞杆32转动连接有第一连接部4和第二连接部5，第一连接部4的另一端与大腿臂1转动连接，第二连接部5的另一端与小腿臂2转动连接，大腿臂1与小腿臂2的转动轴点、第一连接部4与大腿臂1的转动轴点、第二连接部5与小腿臂2的转动轴点以及第一连接部4和第二连接部5的转动轴点形成四边形。
29.液压缸3和小腿臂2的传动采用四连杆结构，小腿臂2展开角度相同的情况下，四连杆结构中液压缸3的摆动幅度更小。
30.液压缸3可以为双向液压油缸，这里采用双出杆液压缸。为了对液压缸3的活塞杆32进行保护，液压缸3的缸体31固定连接有安装架33，安装架33可以为铰接于大腿臂1内的圆柱杆，圆柱杆与缸体31连接的一端沿轴线开设有用于容纳活塞杆32的空腔。安装架33与缸体31可以通过螺钉固定。
31.第一连接部4和第二连接部5均可以为弧形板，弧形板的凹口朝向大腿臂1与小腿臂2的转动轴点设置，这样更符合应力在结构件里的传递路线，提高使用寿命。在其他实施方式中，第一连接部4和第二连接部5也可以为直板、s形板、v形板等。
32.参考图3和图4，大腿臂1整体外轮廓呈四棱柱结构，大腿臂1的内部设有空腔。为了进一步减轻重量，大腿臂1的表面开设有多个第一减重孔11形成镂空结构。
33.大腿臂1的一端相对两侧壁形成有一对外耳板12，外耳板12上设有轴孔。两个外耳板12之间固设有内耳板13，内耳板13也可以有两个，两个外耳板12与两个内耳板13平行设置。为了安装角度监测器，在外耳板12的外侧对应轴孔处开设有安装槽14。
34.大腿臂1靠近内耳板13位置开设有销孔15，销孔15的轴线与内耳板13的轴孔垂直设置，安装架33的端部铰接于销孔15处，使得液压缸3能够整体收纳于大腿臂1内部的空腔。
35.大腿臂1的另一端相对两侧壁形成有一对第一膝耳板16，第一膝耳板16上设有轴孔。第一膝耳板16与外耳板12分别位于大腿臂1不同的侧面，第一膝耳板16上的轴孔与外耳板12上的轴孔轴线垂直设置。
36.为了进一步减轻大腿臂1的重量，大腿臂1自靠近外耳板12一端向另一端的横截面
积逐渐减小。
37.大腿臂1靠近外耳板12的一端还设有线孔18，线孔18用于线缆穿过以便从大腿臂1的内部走线，减少腿足运动时线路的缠绕，对腿足系统的稳定运行起到防护作用。
38.大腿臂1靠近第一膝耳板16位置开设有通孔17，通孔17的轴线与第一膝耳板16的轴孔轴线平行。通孔17用于第一连接部4与大腿臂1铰接。
39.大腿臂1通过外耳板12上的轴孔与髋关节进行转动连接，使得大腿臂1能够在外部动力下进行内外摆动。大腿臂1通过第一膝耳板16上的轴孔与小腿臂2转动连接，使得大腿臂1与小腿臂2之间实现类似人腿膝盖位置的转动。大腿臂1的结构简单，优化整体腿足结构。
40.参考图5和图6，小腿臂2整体近似四棱柱结构，小腿臂2的内部中空，为了进一步降低小腿臂2的重量，小腿臂2的表面开设有多个第二减重孔21形成镂空结构。
41.小腿臂2的一端相对两侧壁形成有一对第二膝耳板22，第二膝耳板22上开设有轴孔，小腿臂2与大腿臂1通过第一膝耳板16与第二膝耳板22的轴孔对齐并用轴杆转动连接。
42.小腿臂2靠近第二膝耳板22的轴孔处开设有穿孔23，穿孔23的轴线与第二膝耳板22的轴孔轴线平行设置，穿孔23用于第二连接部5与小腿臂2铰接。第二膝耳板22的宽度自穿孔23部位向轴孔部位逐渐减小。
43.小腿臂2的另一端弯曲形成弧形段，小腿臂2远离第二膝耳板22的一端为足连接端24，足连接端24呈四棱台结构。足连接端24的端面开设有与小腿臂2内腔连通的安装孔25，小腿臂2位于安装孔25的周围设有钉孔。
44.为了更加符合人体仿真学以增加腿足移动的支撑性，小腿臂2靠近足连接端24的弧形段朝向一侧弯曲，弯曲内侧半径为r2，内侧弧度中心角为β；弯曲外侧半径为r3，外侧弧度中心角为γ。具体的，r2＝54mm，β＝52
°
，r3＝80mm，γ＝20
°
。小腿臂2靠近轴孔的一面局部弯曲，弯曲半径为r1，弯曲弧面中心角为α，具体的，r1＝100mm，α＝26
°
。以图6视图，r1的中心o与r2的中心m位于小腿臂2的两侧，r1与r2对应的弧面分别位于小腿臂2的相对两面上。在本技术实施例的其他实施方式中，r1、r2、r3、α、β、γ均可以根据实际需要进行合理选择。
45.为了尽可能降低小腿臂2的重量，小腿臂2位于安装孔25的边缘开设有延伸槽26。
46.参考图7，足连接端24连接有足关节6。足关节6包括足套61和盖板63，足套61可以为橡胶套，盖板63通过螺栓与足连接端24固定，足套61可以粘接、熔接或者螺栓固定在盖板63上。足套61的表面设有多个防滑槽611。
47.为了便于检测足关节6的受力状态，足关节6还包括弹性的内囊62，内囊62中充填有流体介质如液压油，内囊62被足套61包裹，内囊62上固设有螺纹段621，螺纹段621穿过盖板63后通过固定螺母64固定。为了防止内囊62相对盖板63上下移动，固定螺母64与盖板63固定连接，固定方式包括一体成型、焊接、粘接、嵌固等。内囊62位于螺纹段621处连接有压力传感器8，压力传感器8位于足连接端24的中心位置，压力传感器8通过线缆7连接外部的中央处理器如芯片或电脑。当足套61受力变形后挤压内囊62，内囊62中的油压上升，压力传感器8检测到压力值后通过线缆7传递到中央处理器。
48.机器人行走过程中，足套61受到外部物体挤压时发生一定程度的变形，足套61向内挤压弹性的内囊62，内囊62中的压力发生变化，压力传感器8能够实时检测这种压力变
化。由于来自足套61不同方向的压力最终均会传递到内囊62，从而压力传感器8能够检测不同方向的受力情况。
49.足套61和/或内囊62可以采用橡胶制作。
50.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种机器人足关节，包括足连接端(24)和足套(61)，其特征在于：足套(61)内设有弹性的内囊(62)，内囊(62)中充填有流体介质，内囊(62)被足套(61)包裹，内囊(62)连接有压力传感器(8)。2.根据权利要求1所述的机器人足关节，其特征在于：足连接端(24)设有安装孔(25)，足连接端(24)固定有盖于安装孔(25)的盖板(63)，内囊(62)固设有螺纹段(621)，螺纹段(621)穿过盖板(63)并伸入安装孔(25)后螺纹连接有固定螺母(64)。3.根据权利要求2所述的机器人足关节，其特征在于：盖板(63)与足连接端(24)通过螺栓固定。4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的机器人足关节，其特征在于：流体介质为液压油。5.根据权利要求2或3所述的机器人足关节，其特征在于：足套(61)与盖板(63)通过粘接或螺栓固定。6.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的机器人足关节，其特征在于：足套(61)表面设有多个防滑槽(611)。7.根据权利要求4所述的机器人足关节，其特征在于：足套(61)表面设有多个防滑槽(611)。8.根据权利要求5所述的机器人足关节，其特征在于：足套(61)表面设有多个防滑槽(611)。9.根据权利要求1、2、3、7或8所述的机器人足关节，其特征在于：压力传感器(8)位于足连接端(24)的中心位置。10.根据权利要求1、2、3、7或8所述的机器人足关节，其特征在于：足套(61)和/或内囊(62)为橡胶制作。

技术总结
本申请涉及一种机器人足关节，涉及机器人技术领域，其包括足连接端和足套，足套内设有弹性的内囊，内囊连接有压力传感器。该申请具有精准检测足端受力情况的优点。有精准检测足端受力情况的优点。有精准检测足端受力情况的优点。


技术研发人员：朱冬 胡小东 唐国梅 王力 陈大文 王镇 陈超 禹浪
受保护的技术使用者：七腾机器人有限公司
技术研发日：2023.02.14
技术公布日：2023/7/23