CN212030789U - 足端触地力检测装置及包含其的机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机器人领域，尤其涉及一种足端触地力检测装置及包含其的机器人，其中，足端触地力检测装置包括足端固定座、橡胶保护件和检测组件，足端固定座连接于机器人的腿部的下端，足端固定座具有触地端，橡胶保护件安装于触地端，检测组件包括电路板、气压检测传感器和软管，软管夹设于触地端和橡胶保护件之间，软管充气并密封设置，软管与气压检测传感器连接，气压检测传感器用于检测软管内的气压变化，气压检测传感器设置在电路板上，电路板与机器人的控制器连接，当橡胶保护件触地时，橡胶保护件与触地端挤压软管，软管内的气压增大。本实用新型的足端触地力检测装置结构简单，组装方便，成本低，且能够准确地检测出机器人足端的触地力。

Description

足端触地力检测装置及包含其的机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种足端触地力检测装置及包含其的机器人。

背景技术

随着时代的发展，机器人技术越来越广泛地应用在各个领域，从军事工业、抢险救灾到日常服务、教育娱乐。其中，足式机器人为一类典型的机器人，有着不可替代的优势，比如足式机器人的腿部一般有多个自由度，运动形式多样，运动时通过腿部的足端接触地面，对复杂地形的适应性更强。足式机器人的足端触地力的大小检测极为重要，其关系到足式机器人的运动状态是否平稳。现有的足式机器人采用应变片实现足端触地力的大小检测，但是应变片的装配要求较高，装配难度大，效率低，且应变片检测过程容易受到足式机器人腿部姿势的影响，检测结构无法直接体现真实的触地力，需要机器人的控制器结合腿部姿势进行计算才能得出真实的触地力，增加了机器人的控制器系统的复杂度且影响实时响应。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于：提供一种足端触地力检测装置及包含其的机器人，其结构简单，组装方便，成本低，且能够准确地检测出机器人足端的触地力。

为达此目的，本实用新型实施例采用以下技术方案：

提供一种足端触地力检测装置，包括：

足端固定座，所述足端固定座连接于机器人的腿部的下端，所述足端固定座具有触地端；

橡胶保护件，所述橡胶保护件安装于所述触地端；

检测组件，所述检测组件包括电路板、气压检测传感器和软管，所述软管夹设于所述触地端和所述橡胶保护件之间，所述软管充气并密封设置，所述软管与所述气压检测传感器连接，所述气压检测传感器用于检测所述软管内的气压变化，所述气压检测传感器设置在所述电路板上，所述电路板与所述机器人的控制器连接，当所述橡胶保护件触地时，所述橡胶保护件与所述触地端挤压所述软管，所述软管内的气压增大。

本实用新型的有益效果为：通过设置检测组件，足端固定座和橡胶保护件挤压软管使其变形，气压检测传感器能够实时地检测到软管内的气压增大，此气压增加量能够反映出此时机器人足端真实的触地力大小，整个装置结构简单，组装方便，成本低，且能够准确地检测出机器人足端的触地力。

作为足端触地力检测装置的一种优选方案，所述触地端的端面为第一挤压面，所述第一挤压面上凹设有第一槽，所述橡胶保护件上设置有第二挤压面，所述第二挤压面上正对所述第一槽凹设有第二槽，所述软管卡设于所述第一槽和所述第二槽之间，所述第一槽和所述第二槽的长度均沿所述软管的长度方向延伸。通过设置第一槽和第二槽，可以固定软管的位置，防止软管的位置相对于触地端和橡胶保护件发生移动，保证机器人足端触地力的检测结果精准。

作为足端触地力检测装置的一种优选方案，所述软管的截面为圆形，所述第一槽和所述第二槽均为弧形凹槽。截面为圆形的软管结合弧形的第一槽和第二槽可以保证同样的触地力从各个角度挤压软管，软管的气压变化量都一致，保证测量结果精准。

作为足端触地力检测装置的一种优选方案，所述橡胶保护件触地的一侧面为触地面，所述触地面呈弧形，所述第一挤压面和所述第二挤压面均呈弧形，所述触地面、所述第一挤压面和所述第二挤压面的中心同心，所述软管的长度沿所述第一挤压面的圆弧周向延伸。通过将触地端和橡胶保护件设置为弧形结构，可以提升机器人的环境适应能力；通过将软管的长度沿所述第一挤压面的圆弧周向延伸，可以保证在触地面的圆周方向的任意一点触地时，只要触地力相同，软管受到的挤压变形均相同，软管内的气压变化也相同，可以直接根据气压变化量计算出足端的触地力。

作为足端触地力检测装置的一种优选方案，所述橡胶保护件上凹设有容纳槽，所述触地端插入至所述容纳槽内，所述软管设置在所述触地端与所述容纳槽的槽壁之间。通过设置容纳槽，便于触地端和橡胶保护件的组装，同时也可以将软管隐藏于容纳槽内实施保护，尽量减少外界不利因素对检测精度的影响。

作为足端触地力检测装置的一种优选方案，所述橡胶保护件的上端端面为第一侧面，所述橡胶保护件具有与所述第一侧面呈夹角连接的第二侧面，所述容纳槽的槽口设置在所述第一侧面，所述第二侧面开设有与所述容纳槽连通的限位孔，所述足端固定座上凸出设置有与所述限位孔插接的第一限位凸部。通过设置限位孔和第一限位凸部，可以有效防止橡胶保护件与足端固定座分离。

作为足端触地力检测装置的一种优选方案，所述足端固定座上凸出设置有第二限位凸部，所述第一限位凸部与所述第二限位凸部间隔，二者之间形成卡槽，所述第二限位凸部抵接所述第一侧面，所述第一侧面与所述限位孔的孔壁之间的部分卡设于所述卡槽内。通过设置第二限位凸部，可以形成与橡胶保护件卡接的卡槽，卡槽与橡胶保护件上对应的部分卡接，可以有效防止橡胶保护件与足端固定座分离。

作为足端触地力检测装置的一种优选方案，所述软管的一端通过软塞封堵，另一端连接所述气压检测传感器。通过在远离气压检测传感器的一端设置软塞，可以对软管进行密封，且当软管内的气压不足时，取下软塞就能对软管进行补气，操作简单。

作为足端触地力检测装置的一种优选方案，所述足端固定座内设置有通道，所述足端固定座具有安装所述电路板的安装位和引入所述软管的引入位，所述安装位和所述引入位均设置有与所述通道连通的通孔，所述软管一端设置在所述触地端，另一端依次穿过所述引入位的所述通孔、所述通道和所述安装位的所述通孔与所述电路板上的所述气压检测传感器连接。通过设置通道，可以对软管非挤压的部分进行隐藏，有效防止此部分的软管外露，保证软管的仅受到触地端和橡胶保护件的挤压，进而保证检测结果精确。

第二方面，提供一种机器人，包括本体，所述本体上设置有腿部，所述腿部的下端设置有所述的足端触地力检测装置。

本实用新型实施例的机器人结构简单，腿部下端设置的足端触地力检测装置可以实时地测出机器人当前的触地力，且结构简单，检测结构准确可靠。

附图说明

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型实施例的机器人的腿部与足端触地力检测装置的组装示意图。

图2为本实用新型实施例的机器人的局部腿部与足端触地力检测装置的组装示意图。

图3为实用新型实施例的机器人的局部腿部与足端触地力检测装置的组装示剖视图。

图4为本实用新型实施例的足端触地力检测装置的第一视角的剖视图。

图5为本实用新型实施例的足端触地力检测装置的第二视角的剖视图。

图6为本实用新型实施例的足端固定座的立体示意图。

图7为本实用新型实施例的橡胶保护件的立体示意图。

图中：

100、足端触地力检测装置；

1、足端固定座；11、触地端；12、第一槽；13、第一限位凸部；14、第二限位凸部；15、卡槽；16、通道；2、橡胶保护件；21、第二槽；22、容纳槽； 23、第一侧面；24、第二侧面；25、限位孔；3、电路板；4、软管；5、软塞；

200、腿部。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参照图1至3，本实用新型实施例提供一种足端触地力检测装置100，其应用于机器人，具体应用于足式机器人，足端触地力检测装置100可实时地检测出机器人的触地力的大小。

如图1至7所示，本实用新型实施例的足端触地力检测装置100包括足端固定座1、橡胶保护件2和检测组件，所述足端固定座1连接于机器人的腿部 200的下端，所述足端固定座1具有触地端11，所述橡胶保护件2安装于所述触地端11，所述检测组件包括电路板3、气压检测传感器(图上未示出)和软管4，所述软管4夹设于所述触地端11和所述橡胶保护件2之间，所述软管4 充气并密封设置，所述软管4与所述气压检测传感器连接，所述气压检测传感器用于检测所述软管4内的气压变化，所述气压检测传感器设置在所述电路板3 上，所述电路板3与所述机器人的控制器连接，当所述橡胶保护件2触地时，所述橡胶保护件2与所述触地端11挤压所述软管4，所述软管4内的气压增大。通过设置检测组件，足端固定座1和橡胶保护件2挤压软管4使其变形，气压检测传感器能够实时地检测到软管4内的气压增大，此气压增加量能够反映出此时机器人足端真实的触地力大小，整个装置结构简单，组装方便，成本低，且能够准确地检测出机器人足端的触地力。

在本实施例中，所述触地端11的端面为第一挤压面，所述第一挤压面上凹设有第一槽12，所述橡胶保护件2上设置有第二挤压面，所述第二挤压面上正对所述第一槽12凹设有第二槽21，所述软管4卡设于所述第一槽12和所述第二槽21之间，所述第一槽12和所述第二槽21的长度均沿所述软管4的长度方向延伸。通过设置第一槽12和第二槽21，可以固定软管4的位置，防止软管4 的位置相对于触地端11和橡胶保护件2发生移动，保证机器人足端触地力的检测结果精准。

具体地，所述软管4的截面为圆形，所述第一槽12和所述第二槽21均为弧形凹槽。截面为圆形的软管4结合弧形的第一槽12和第二槽21可以保证同样的触地力从各个角度挤压软管4，软管4的气压变化量都一致，保证测量结果精准。

在机器人的腿部200的下端未触地时，也就是橡胶保护件2未接触地面时，触地端11的第一挤压面和橡胶保护件2的第二挤压面之间是存在一定间隙的，此时软管4内的气压值为P1；当在机器人的腿部200的下端触地时，橡胶保护件2接触地面，第一挤压面和第二挤压面开始挤压软管4，软管4变形，其内部气压增大，气压检测传感器检测到当前的气压值P2，P2与P1的差值经公式换算后就能得到当前的触地力大小，因此，可以实时地测量出当前触地力的大小，实现实时响应。

公式具体为：F＝(P2-P1)*K；式中：P2是足端触地时气压检测传感器检测到当前的气压值；P1是足端未触地时气压检测传感器检测到当前的气压值；K是气压和足端压力转换系数，该系数通过实验方法确定。

所述橡胶保护件2触地的一侧面为触地面，所述触地面呈弧形，所述第一挤压面和所述第二挤压面均呈弧形，所述触地面、所述第一挤压面和所述第二挤压面的中心同心，所述软管4的长度沿所述第一挤压面的圆弧周向延伸。通过将触地端11和橡胶保护件2设置为弧形结构，可以提升机器人的环境适应能力；通过将软管4的长度沿所述第一挤压面的圆弧周向延伸，可以保证在触地面的圆周方向的任意一点触地时，只要触地力相同，软管4受到的挤压变形均相同，软管4内的气压变化也相同，可以直接根据气压变化量(即气压差值)计算出足端的触地力。

一实施例中，所述橡胶保护件2上凹设有容纳槽22，所述触地端11插入至所述容纳槽22内，所述软管4设置在所述触地端11与所述容纳槽22的槽壁之间。通过设置容纳槽22，便于触地端11和橡胶保护件2的组装，同时也可以将软管4隐藏于容纳槽22内实施保护，尽量减少外界不利因素对检测精度的影响。

进一步地，所述橡胶保护件2的上端端面为第一侧面23，所述橡胶保护件 2具有与所述第一侧面23呈夹角连接的第二侧面24，所述容纳槽22的槽口设置在所述第一侧面23，所述第二侧面24开设有与所述容纳槽22连通的限位孔 25，所述足端固定座1上凸出设置有与所述限位孔25插接的第一限位凸部13。通过设置限位孔25和第一限位凸部13，可以有效防止橡胶保护件2与足端固定座1分离。

所述足端固定座1上凸出设置有第二限位凸部14，所述第一限位凸部13与所述第二限位凸部14间隔，二者之间形成卡槽15，所述第二限位凸部14抵接所述第一侧面23；所述第一侧面23与所述限位孔25的孔壁之间的部分卡设于所述卡槽15内。通过设置第二限位凸部14，可以形成与橡胶保护件2卡接的卡槽15，卡槽15与橡胶保护件2上对应的部分卡接，可以有效防止橡胶保护件2 与足端固定座1分离。

优选地，橡胶保护件2上设置两个第二侧面24，两个第二侧面24相平行，两个第二侧面24均开设有限位孔25，足端固定座1相对的两个侧面均凸出设置有第一限位凸部13。通过在橡胶保护件2相平行的两个第二侧面24上均开设限位孔25，可以增加橡胶保护件2与足端固定座1之间的连接可靠性。

橡胶保护件2采用耐磨橡胶制成。通过将橡胶保护件2采用耐磨橡胶制成，不仅可以有效减少机器人足端在触地时的振动，还可以延长橡胶保护件2的使用寿命。

一实施例中，所述软管4的一端通过软塞5封堵，另一端连接所述气压检测传感器。通过在远离气压检测传感器的一端设置软塞5，可以对软管4进行密封，且当软管4内的气压不足时，取下软塞5就能对软管4进行补气，操作简单。

一实施例中，所述足端固定座1内设置有通道16，所述足端固定座1具有安装所述电路板3的安装位和引入所述软管4的引入位，所述安装位和所述引入位均设置有与所述通道16连通的通孔，所述软管4一端设置在所述触地端11，另一端依次穿过所述引入位的所述通孔、所述通道16和所述安装位的所述通孔与所述电路板3上的所述气压检测传感器连接。通过设置通道16，可以对软管 4非挤压的部分进行隐藏，有效防止此部分的软管4外露，保证软管4的仅受到触地端11和橡胶保护件2的挤压，进而保证检测结果精确。

在本实施例中，安装位位于足端固定座1远离触地端11的一端，电路板3 固定在此位置，在于机器人的腿部200进行组装时，足端固定座1远离触地端 11的一端插入到腿部200的内部，此时电路板3被隐藏。

电路板3的设置位置不限于设置在足端固定座1的端部，还可以设置在足端固定座1的内部。

本实用新型实施例还提供一种机器人，包括本体，本体上设置有腿部200，腿部200的下端设置有如上任意实施例的足端触地力检测装置100，足端触地力检测装置100的具体结构已在上述实施例详细描述，此处不再赘述。本实用新型实施例的机器人结构简单，腿部200下端设置的足端触地力检测装置100可以实时地测出机器人当前的触地力，且结构简单，检测结构准确可靠。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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实用新型的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”等的描述意指结合该实施例的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚器件，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种足端触地力检测装置，其特征在于，包括：

足端固定座，所述足端固定座连接于机器人的腿部的下端，所述足端固定座具有触地端；

橡胶保护件，所述橡胶保护件安装于所述触地端；

检测组件，所述检测组件包括电路板、气压检测传感器和软管，所述软管夹设于所述触地端和所述橡胶保护件之间，所述软管充气并密封设置，所述软管与所述气压检测传感器连接，所述气压检测传感器用于检测所述软管内的气压变化，所述气压检测传感器设置在所述电路板上，所述电路板与所述机器人的控制器连接，当所述橡胶保护件触地时，所述橡胶保护件与所述触地端挤压所述软管，所述软管内的气压增大。

2.根据权利要求1所述的足端触地力检测装置，其特征在于，所述触地端的端面为第一挤压面，所述第一挤压面上凹设有第一槽，所述橡胶保护件上设置有第二挤压面，所述第二挤压面上正对所述第一槽凹设有第二槽，所述软管卡设于所述第一槽和所述第二槽之间，所述第一槽和所述第二槽的长度均沿所述软管的长度方向延伸。

3.根据权利要求2所述的足端触地力检测装置，其特征在于，所述软管的截面为圆形，所述第一槽和所述第二槽均为弧形凹槽。

4.根据权利要求2所述的足端触地力检测装置，其特征在于，所述橡胶保护件触地的一侧面为触地面，所述触地面呈弧形，所述第一挤压面和所述第二挤压面均呈弧形，所述触地面、所述第一挤压面和所述第二挤压面的中心同心，所述软管的长度沿所述第一挤压面的圆弧周向延伸。

5.根据权利要求1所述的足端触地力检测装置，其特征在于，所述橡胶保护件上凹设有容纳槽，所述触地端插入至所述容纳槽内，所述软管设置在所述触地端与所述容纳槽的槽壁之间。

6.根据权利要求5所述的足端触地力检测装置，其特征在于，所述橡胶保护件的上端端面为第一侧面，所述橡胶保护件具有与所述第一侧面呈夹角连接的第二侧面，所述容纳槽的槽口设置在所述第一侧面，所述第二侧面开设有与所述容纳槽连通的限位孔，所述足端固定座上凸出设置有与所述限位孔插接的第一限位凸部。

7.根据权利要求6所述的足端触地力检测装置，其特征在于，所述足端固定座上凸出设置有第二限位凸部，所述第一限位凸部与所述第二限位凸部间隔，二者之间形成卡槽，所述第二限位凸部抵接所述第一侧面，所述第一侧面与所述限位孔的孔壁之间的部分卡设于所述卡槽内。

8.根据权利要求1至7任一项所述的足端触地力检测装置，其特征在于，所述软管的一端通过软塞封堵，另一端连接所述气压检测传感器。

9.根据权利要求8所述的足端触地力检测装置，其特征在于，所述足端固定座内设置有通道，所述足端固定座具有安装所述电路板的安装位和引入所述软管的引入位，所述安装位和所述引入位均设置有与所述通道连通的通孔，所述软管一端设置在所述触地端，另一端依次穿过所述引入位的所述通孔、所述通道和所述安装位的所述通孔与所述电路板上的所述气压检测传感器连接。

10.一种机器人，包括本体，所述本体上设置有腿部，其特征在于，所述腿部的下端设置有如权利要求1至9任一项所述的足端触地力检测装置。

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