本发明专利技术公开一种模块化仿羊足机械足装置，包括接口外壳、脚部安装板、插接机构与脚部机构；其中，接口外壳内部具有连接块；连接块内部竖直方向具有插接孔；所述脚部安装板顶面具有插接轴，底面用来安装脚步机构。插接轴伸入插接孔中，通过两套插接机构由接口外壳两侧依次穿过连接块后使端部位于插接轴内，实现接口外壳与脚部安装板间的定位，且通过拉动插接机构实现接口外壳与脚步安装板间的拆卸；所述脚部机构采用仿羊足设计，分别通过两条支链连接左蹄瓣、右蹄瓣；每条支链安装有缓冲储能弹簧，实现减振储能。本发明专利技术的优点为：可实现脚部机构与机器人腿部间的快速更换；适合腿式、轮腿式机器人在野外复杂地面行走。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种模块化仿羊足机械足装置，包括接口外壳、脚部安装板、插接机构与脚部机构；其中，接口外壳内部具有连接块；连接块内部竖直方向具有插接孔；所述脚部安装板顶面具有插接轴，底面用来安装脚步机构。插接轴伸入插接孔中，通过两套插接机构由接口外壳两侧依次穿过连接块后使端部位于插接轴内，实现接口外壳与脚部安装板间的定位，且通过拉动插接机构实现接口外壳与脚步安装板间的拆卸；所述脚部机构采用仿羊足设计，分别通过两条支链连接左蹄瓣、右蹄瓣；每条支链安装有缓冲储能弹簧，实现减振储能。本专利技术的优点为：可实现脚部机构与机器人腿部间的快速更换；适合腿式、轮腿式机器人在野外复杂地面行走。【专利说明】一种模块化仿羊足机械足装置
本专利技术涉及机械设计领域，具体来说，是一种模块化仿羊足机械足装置。
技术介绍
移动机器人可分为轮式机器人、腿式机器人和轮腿机器人。腿式机器人相对于轮式机器人，可以采用不同步态，可以适应复杂地面环境。其中，腿式机器人与地面接触、支撑固定本体是通过其足部来实现。传统腿式机器人足部一般为球面足、平面足或是柱面足。此类足部结构与功能简单，可以满足平整地面行走需要，但无法较好的适应复杂野外地面环境，如传统机械足在泥地、软土地行走时，会产生下陷过深、支撑点打滑、推动力不足、出足困难等现象，在坚硬地面行走时，又会产生冲击振动，增加能耗和控制难度，降低稳定性。目前国内外对适应野外地面环境的机械足研究甚少，不能满足腿式机器人在复杂地面环境中行走的需求，需要进一步发掘研究。
技术实现思路
本专利技术针对传统机械足在野外地面行走困难的问题，提出了一种模块化仿羊足机械足装置，适合腿式、轮腿式机器人在野外复杂地面行走。一种模块化仿羊足机械足装置，其特征在于:包括接口外壳、脚部安装板、插接机构与脚部机构。其中，接口外壳为框架结构，内部具有连接块；连接块内部竖直方向具有插接孔；连接块左右两侧对称位置分别具有一个与插接孔连通的定位通孔A。所述脚部安装板顶面具有插接轴，插接轴上开有贯通插接轴周向对称位置的定位通孔B ;插接轴伸入接口外壳中连接块上的插接孔中，使插接轴上的定位通孔B与连接块上的定位通孔A同轴设置。所述插接机构为两套，均由预紧弹簧、拉脱螺钉与插销螺母构成；两套插接机构中的拉脱螺钉分别穿过接口外壳左侧面与右侧面，使末端的螺帽与接口外壳侧面间配合定位。拉脱螺钉的另一端安装有插销螺母；插销螺母的端面上具有插销，插销伸入接口外壳中连接块上的定位通孔A后，使端部位于脚部安装板中插接轴上的定位通孔B内。上述拉脱螺钉上空套有预紧弹簧。通过上述结构，在脚部机构需要更换时，通过向外拉动两个拉脱螺钉，使预紧弹簧压缩，进而可将插销螺母上的插销拔出插接轴上的定位通孔B，位于接口外壳的连接块上定位通孔A内；实现脚部机构的拆卸。当安装新的脚部机构时，将脚部安装板上的插接轴通过导向键与键槽间的配合，插入接口外壳中连接块上的插接孔中；实现脚部机构与接口外壳间的快速安装。所述脚部机构采用仿羊足设计，包括左支链组件、右支链组件、左蹄瓣、右蹄瓣与缓冲减振弹簧。其中，左支链组件与右支链组件分别安装在脚部安装板底面左右对称位置，结构相同，均包括连接筒与连接杆；其中，连接筒顶端通过铰链结构与脚部安装板底面铰接，使连接筒实现左右摆动；连接杆与连接筒间同轴滑动连接；连接杆一端作为限位端位于连接筒内部，通过周向上的轴肩与连接筒间限位；左支链组件与右支链组件中的连接杆另一端分别连接左蹄瓣与右蹄瓣；左蹄瓣与右蹄瓣跟部间通过竖直铰接轴铰接；左蹄瓣与右蹄瓣顶部为向外倾斜的平面；左蹄瓣与右蹄瓣的顶面分别与左支链组件、右支链组件中的连接杆固连，垂直于连接杆轴线。左支链组件与右支链组件中连接筒内部各设置有一个缓冲减振弹簧，作为内部缓冲减振弹簧通过缓冲减振弹簧减振储能，脚部机构触地时，脚部安装板下降，弹簧压缩储能；脚部机构离地时，弹簧回弹，释放能量；具有侧向自由度，左右支链偏载时，脚部安装板可倾斜适应地面环境。本专利技术的优点在于:1、本专利技术模块化仿羊足机械足装置，可实现脚部机构与机器人腿部间的快速更换，更换时无需拆装螺纹连接；2、本专利技术模块化仿羊足机械足装置，脚部机构仿羊蹄设计，具有典型偶蹄动物脚部的特点；蹄瓣前端较尖，便于蹄瓣稳定入土着地，减小了因滑动而产生的较大推力；当脚部机构入土后，左右蹄瓣张开，泥土嵌入蹄瓣缝中，增大了摩擦力，防止脚掌下陷；左右蹄瓣张开一定角度后停止并加紧其间的泥土，增大摩擦，起到固土作用，进一步防止脚掌下陷；当脚部机构离地出土时，蹄瓣后部先抬起，前部后出土，左右蹄瓣间夹角归零，左右蹄瓣收拢排土恢复初始状态； 3、本专利技术模块化仿羊足机械足装置，具有缓冲减振弹簧，能够在脚部机构触地下降时，减振储能；脚部机构离地时，弹簧回弹，释放能量；脚部机构有两个弹簧安装位置，可根据需要选择安装弹簧；外部弹簧安装位置可以调节弹簧预紧力；4、本专利技术模块化仿羊足机械足装置，脚部机构为两自由度空间单环机构，整合了踝关节侧向自由度、蹄瓣张开自由度和缓冲减振结构，通过左右支链的缓冲减振弹簧限制其自由度，形成具有两个被动自由度的欠驱动机械足，结构简单，工作可靠；5、本专利技术模块化仿羊足机械足装置，具有侧向自由度，脚步安装板可以左右倾斜适应倾斜地形，增加了机器人的行走稳定性。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术模块化仿羊足机械足装置整体结构示意图；图2为本专利技术模块化仿羊足机械足装置整体结构正视剖视图；图3为本专利技术模块化仿羊足机械足装置中左蹄瓣与右蹄瓣底面结构示意图；图4为本专利技术模块化仿羊足机械足装置中脚部机构受到侧向力或者机器人通过崎岖不平的地面时姿态示意图。图中:1-接口外壳2-脚部安装板3-插接机构4-脚部机构101-连接块102-插接孔103-定位通孔A201-插接轴202-定位通孔B 301-预紧弹簧302-拉脱螺钉303-插销螺母304-插销401-左支链组件 402-右支链组件403-左蹄瓣404-右蹄瓣405-缓冲减振弹簧 406-连接筒407-连接杆408-铰链结构409-铰接轴410-缺口411-调节螺母【具体实施方式】一种模块化仿羊足机械足装置，包括接口外壳1、脚部安装板2、插接机构3与脚部机构4，如图1所示。其中，接口外壳I上端用来与机器人腿部连接，下端连接脚部安装板2 ;脚部安装板2下表面用来安装脚部机构4。上述接口外壳I与脚部安装板2间通过插接机构3实现与脚部安装板2间的相对定位，进而实现脚部机构4与接口外壳I间的相对定位；且插接机构3与接口外壳I和脚部安装板2间不具有固定连接，可实现接口外壳I与脚部安装板2间的快速拆卸与安装，便于机器人在不同地貌环境下更换不同的脚部机构4 ;且机器人在野外复杂环境下作业造成脚部机构4受损时，也能进行快速更换，不影响机器人正常作业。上述接口外壳I为矩形框架结构，上表面开有安装孔，用来安装机器人腿部。接口外壳I内部中心位置设计有一体结构的长方体连接块101，连接块101上下两端分别与接口外壳I上、下表面相接，且连接块101竖直中轴线与接口外壳I上下方向轴线重合，同时保证接口外壳I上下方向轴线两侧的结构相互对称。所述连接块101内部竖直方向具有插接孔102，如图2所示，插接孔102贯通接口外壳I上、下表面，且插接孔1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种模块化仿羊足机械足装置，其特征在于：包括接口外壳、脚部安装板、插接机构与脚部机构；其中，接口外壳为框架结构，内部具有连接块；连接块内部竖直方向具有插接孔；连接块左右两侧对称位置分别具有一个与插接孔连通的定位通孔A；所述脚部安装板顶面具有插接轴，插接轴上开有贯通插接轴周向对称位置的定位通孔B；插接轴伸入接口外壳中连接块上的插接孔中，使插接轴上的定位通孔B与连接块上的定位通孔A同轴设置；所述插接机构为两套，均由预紧弹簧、拉脱螺钉与插销螺母构成；两套插接机构中的拉脱螺钉分别穿过接口外壳左侧面与右侧面，使末端的螺帽与接口外壳侧面间配合定位；拉脱螺钉的另一端安装有插销螺母；插销螺母的端面上具有插销，插销伸入接口外壳中连接块上的定位通孔A后，使端部位于脚部安装板中插接轴上的定位通孔B内；上述拉脱螺钉上空套有预紧弹簧；所述脚部机构采用仿羊足设计，包括左支链组件、右支链组件、左蹄瓣、右蹄瓣与缓冲减振弹簧；其中，左支链组件与右支链组件分别安装脚部安装板底面左右对称位置；左支链组件与右支链组件结构相同，均包括连接筒与连接杆；其中，连接筒顶端通过铰链结构与脚部安装板底面铰接，使连接筒实现左右摆动；连接杆与连接筒间同轴滑动连接；连接杆一端作为限位端位于连接筒内部，通过周向上的轴肩与连接筒间限位；左支链组件与右支链组件中的连接杆另一端分别连接左蹄瓣与右蹄瓣；左蹄瓣与右蹄瓣跟部间通过竖直铰接轴铰接；左蹄瓣与右蹄瓣顶部为向外倾斜的平面；左蹄瓣与右蹄瓣的顶面分别与左支链组件、右支链组件中的连接杆固连，垂直于连接杆轴线；左支链组件与右支链组件中连接筒内部各设置有一个缓冲减振弹簧，作为内部缓冲减振弹簧。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：丁希仑，张群，徐坤，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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