一种足式机器人关节力矩检测机构及足式机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及机器人技术领域，具体公开了一种足式机器人关节力矩检测机构及足式机器人，该足式机器人关节力矩检测机构包括大腿支座、动力件、小腿杆、膝关节连杆和检测组件，其中，动力件固设于大腿支座；小腿杆设有小腿曲柄，小腿杆通过小腿曲柄和大腿支座铰接；膝关节连杆的一端和小腿曲柄铰接；膝关节连杆的另一端和动力件通过膝关节曲柄传动连接；膝关节连杆设有检测固定部；检测组件设于检测固定部，用于检测膝关节连杆在传递动力时产生的应变。该足式机器人关节力矩检测机构在膝关节连杆的检测固定部设置检测组件，以对膝关节连杆在传递动力时产生的应变进行检测。不存在线束与膝关节的相对运动，提高了检测机构的可靠性和耐久性。和耐久性。和耐久性。

【技术实现步骤摘要】
一种足式机器人关节力矩检测机构及足式机器人


[0001]本技术涉及机器人
，尤其涉及一种足式机器人关节力矩检测机构及足式机器人。

技术介绍

[0002]足式机器人的足端周期性地触地、离地，当要求对足式机器人做位置估计时，就需要提供足部与地面的接触状态信息。这个信息对机器人的状态估计与控制极为重要。如果没有这个信息，足式机器人的状态估计和控制都会紊乱。
[0003]足式机器人的状态估计是足式机器人控制的基础，不同于轮式系统，足式机器人需要有足端是否着地的状态信息才能建立起准确的状态估计，进而对腾空相和着地相做不同的控制策略。
[0004]现有的解决该问题的方式有：规划好机器人整体的运动并将规划的触地状态提供给状态估计器，这种方式只在平整路面下成立，当遇到复杂地形时，规划的信息会由于提前或延迟触地被打乱，规划与实际执行会有很大的差别从而导致状态估计出错；使用关节信息与机身运动信息以及规划信息通过概率论的方式解算出触地的概率来做触地的检测，这种方式要求机器关节能提供比较准确的速度信息和力矩信息，极大地提高了系统的成本，且对应不同的硬件需要微调参数才能使表现一致，参数调整的过程较为繁琐，在现实中应用较少。使用硬件传感器做触地检测是现在腿足式机器人最常见的方式，常用的传感器有力矩传感器，力传感器，气压液压传感器，微动开关等。目前，足式机器人足端触地检测的方式大概有三种：
[0005]1、在足底设计应变结构通过应变片将触地作用力反馈到控制器，进而判断足端与地面的接触状态；其缺点为足部的设计较为复杂，且线束从膝关节活动部位传导到主控制器导致了线束容易在旋转部件处产生磨损，这种传感器方案获取的信息基本只能用来提供与地面的接触状态而无法提供更多的有用信息。
[0006]2、为了避免线束磨损的问题而采用无线足底传感器方案，这种方案虽然避免了线束磨损问题，但是引入了无线信号稳定性的新问题，以及由于采用电池供电，需要频繁更换电池，不利于维护和使用。
[0007]3、在足端使用密封腔体并将气体通过气管导入到足式机器人上肢部分，但这种方式仍未解决在膝关节转动处的气管磨损问题，且将足底的设计与传感器设计耦合，提高了系统设计复杂度，同时需要腔体足够的变形才能产生稳定的触发信号，不适用于需要高力控带宽的场合，并且只能提供触地的状态信息而无法提供更多有用信息辅助控制。

技术实现思路

[0008]本技术的目的在于提供一种足式机器人关节力矩检测机构及足式机器人，以解决现有技术中线束磨损、不利于维护、设计复杂且提供的信息单一的问题。
[0009]为达上述目的，本技术采用以下技术方案：
[0010]一方面，本技术提供一种足式机器人关节力矩检测机构，该足式机器人关节力矩检测机构包括：
[0011]大腿支座；
[0012]动力件，所述动力件固设于所述大腿支座；
[0013]小腿杆，所述小腿杆设有小腿曲柄，所述小腿杆通过所述小腿曲柄与所述大腿支座铰接；
[0014]膝关节连杆，所述膝关节连杆的一端与所述小腿曲柄铰接；所述膝关节连杆的另一端与所述动力件通过膝关节曲柄传动连接；所述膝关节连杆设有检测固定部；
[0015]检测组件，所述检测组件设于所述检测固定部，用于检测所述膝关节连杆在传递动力时产生的应变。
[0016]作为优选地，所述检测组件包括应变片，所述应变片用于检测所述膝关节连杆在传递动力时产生的应变。
[0017]作为优选地，所述大腿支座设有安装部，所述安装部用于安装信号处理组件，所述信号处理组件和所述检测组件通过线束电连接。
[0018]作为优选地，所述大腿支座设有大腿铰接孔，所述小腿曲柄的一端设有第一铰接孔，销轴穿过所述第一铰接孔和所述大腿铰接孔后将所述小腿杆铰接于所述大腿支座。
[0019]作为优选地，所述小腿曲柄设有第二铰接孔，销钉穿过所述膝关节连杆的通孔和所述第二铰接孔后将所述膝关节连杆和所述小腿杆铰接。
[0020]作为优选地，所述大腿支座包括左支座和右支座，所述大腿铰接孔包括设于所述左支座的第一沉头孔和设于所述右支座的第二沉头孔，销轴依次穿过所述第一沉头孔、所述第一铰接孔和所述第二沉头孔后将所述小腿杆铰接于所述左支座和所述右支座之间。
[0021]作为优选地，所述销轴包括第一销轴连接件和第二销轴连接件，所述第一销轴连接件的一端设有螺孔，所述第一销轴连接件穿过所述第一沉头孔、所述第一铰接孔和所述第二沉头孔后，所述第二销轴连接件能拧入所述螺孔内。
[0022]作为优选地，所述第二销轴连接件的一端设有螺帽，所述螺帽设有一字槽或十字槽。
[0023]作为优选地，还包括两个轴承；所述左支座和所述右支座均设有安装座，两个所述轴承分别设于两个所述安装座内，所述销轴穿设于两个所述轴承的内圈。
[0024]另一方面，本技术提供一种足式机器人，包括上述任一方案中的足式机器人关节力矩检测机构。
[0025]本技术的有益效果为：
[0026]本技术提供一种足式机器人关节力矩检测机构，该足式机器人关节力矩检测机构将大腿支座和小腿杆通过膝关节连杆连接，在膝关节连杆的检测固定部设置检测组件，以对膝关节连杆在传递动力时产生的应变进行检测。并将检测到的信号经过信号处理组件处理后作为动力件输出的参考信息。另外，由于小腿杆的足端与地面接触后会产生接触力，进而膝关节连杆上产生拉压力形变，因此，该信号也可以作为判断足端是否与地面接触的依据。检测组件固定于大腿支座，不存在线束与膝关节的相对运动，避免线束受到磨损，提高了检测机构的可靠性和耐久性。也不需要为无线传感器更换电池，有利于维护。本技术与足端的设计解耦，不增加腿足系统的复杂度，使得腿足系统的结构设计更为简
单，成本低廉。
附图说明
[0027]图1为本技术实施例中足式机器人关节力矩检测机构的结构示意图。
[0028]图中：
[0029]1、大腿支座；11、左支座；111、第一沉头孔；12、右支座；121、安装部；122、安装座；13、动力件；
[0030]2、小腿杆；21、小腿曲柄；211、第一铰接孔；212、第二铰接孔；
[0031]3、检测组件；31、线束；
[0032]41、第一销轴连接件；42、第二销轴连接件；
[0033]5、膝关节连杆；51、膝关节曲柄；
[0034]6、信号处理组件。
具体实施方式
[0035]下面将结合附图对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0036]在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种足式机器人关节力矩检测机构，其特征在于，包括：大腿支座(1)；动力件(13)，所述动力件(13)固设于所述大腿支座(1)；小腿杆(2)，所述小腿杆(2)设有小腿曲柄(21)，所述小腿杆(2)通过所述小腿曲柄(21)与所述大腿支座(1)铰接；膝关节连杆(5)，所述膝关节连杆(5)的一端与所述小腿曲柄(21)铰接；所述膝关节连杆(5)的另一端与所述动力件(13)通过膝关节曲柄(51)传动连接；所述膝关节连杆(5)设有检测固定部；检测组件(3)，所述检测组件(3)设于所述检测固定部，用于检测所述膝关节连杆(5)在传递动力时产生的应变。2.根据权利要求1所述的足式机器人关节力矩检测机构，其特征在于，所述检测组件(3)包括应变片，所述应变片用于检测所述膝关节连杆(5)在传递动力时产生的应变。3.根据权利要求1所述的足式机器人关节力矩检测机构，其特征在于，所述大腿支座(1)设有安装部(121)，所述安装部(121)用于安装信号处理组件(6)，所述信号处理组件(6)和所述检测组件(3)通过线束(31)电连接。4.根据权利要求1所述的足式机器人关节力矩检测机构，其特征在于，所述大腿支座(1)设有大腿铰接孔，所述小腿曲柄(21)的一端设有第一铰接孔(211)，销轴穿过所述第一铰接孔(211)和所述大腿铰接孔后将所述小腿杆(2)铰接于所述大腿支座(1)。5.根据权利要求4所述的足式机器人关节力矩检测机构，其特征在于，所述小腿曲柄(21)设有第二铰接孔(212)，销钉...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐彬，
申请(专利权)人：北京哈崎机器人科技有限公司，
类型：新型
国别省市：