机器人、腿部组件及其足底结构的制作方法

1.本发明涉及机器人足底结构的技术领域，具体是涉及一种机器人、腿部组件及其足底结构。


背景技术：

2.常规技术中四足机器狗结构，大多数的足底不会设置用于检测足底受力情况的力学传感器。也有一部分在足底设置了传感器，目前的足底设置传感器的技术方案往往存在只能检测足底压力的大小，没办法检测足底压力方向。


技术实现要素：

3.本技术实施例第一方面提供了一种用于机器人的足底结构，所述足底结构包括：
4.足底外壳，围设形成容纳空间；
5.应力支架，设于所述容纳空间内，并与所述足底外壳的内侧壁固定连接；
6.至少两个应力传感器，设于所述应力支架上，所述应力传感器通过检测所述应力支架的形变，进而检测所述足底外壳的受力情况。
7.第二方面，本技术实施例提供一种用于机器人的腿部组件，包括腿部支架以及上述实施例中任一项所述的足底结构；所述腿部支架与所述足底结构的足底外壳连接。
8.另外，本技术实施例又提供一种机器人，所述机器人包括躯干以及与所述躯干连接的多个腿部组件；所述腿部组件包括腿部支架以及足底结构；
9.所述足底结构包括：
10.足底外壳，围设形成容纳空间；
11.应力支架，设于所述容纳空间内，并与所述足底外壳的内侧壁固定连接；
12.至少两个应力传感器，设于所述应力支架上，所述应力传感器通过检测所述应力支架的形变，进而检测所述足底外壳的受力情况；
13.所述腿部支架与所述足底外壳连接。
14.本技术实施例提供的用于机器人的足底结构，通过在足底外壳内设置应力支架，并在应力支架上设置多个应力传感器，可以实现对足底外壳的受力大小以及受力方向同时进行检测；具有结构简单以及检测的准确性和可靠性高的特点。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
16.图1是本技术用于机器人的腿部组件一实施例的结构示意图；
17.图2是图1实施例中用于机器人的腿部组件的足底结构内部示意图；
18.图3是本技术用于机器人的腿部组件另一实施例的局部结构拆分示意图；
19.图4是图3实施例中腿部组件的内部结构示意图；
20.图5是图3实施例中腿部组件的结构拆分示意图；
21.图6是图4实施例中腿部组件在a-a处的结构剖视示意图；
22.图7是足底结构另一视角的结构示意图；
23.图8是图4的局部结构拆分示意图；
24.图9是缓冲垫一实施例展开状态的结构示意图；
25.图10是本技术机器人一实施例的结构示意图。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本发明，但不对本发明的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本发明的部分实施例而非全部实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
27.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
28.请一并参阅图1和图2，图1是本技术用于机器人的腿部组件一实施例的结构示意图，图2是图1实施例中用于机器人的腿部组件的足底结构内部示意图。
29.需要说明的是，本技术中的腿部组件可以是用在包括躯干以及若干腿部结构的机器人上，而机器人具有在控制系统的控制下，可以完成行走、跑、跳等功能的机器设备。比较典型的一种机器人结构为机器狗，也即一种包括躯干以及四条腿的机器人结构，当然，本实施例中的机器人也可以为包括两条、三条或者多条腿的结构，甚至可以是包括一条腿的结构，此处不做具体限定。
30.其中，本实施例中用于机器人的腿部组件10包括但不限于腿部支架100以及足底结构200。需要说明的是，本技术实施例中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或组件。
31.具体而言，所述足底结构200包括足底外壳210、应力支架220以及至少两个应力传感器230。足底外壳210围设形成容纳空间2100，其中，足底外壳210的外形整体可以是呈球状、水滴状或者类球形结构；所述腿部支架100与所述足底外壳210连接。其中，足底外壳210的材质可以为铝合金或者不锈钢等。
32.可选地，所述应力支架220设于所述容纳空间2100内，并与所述足底外壳210的内侧壁固定连接，其中，应力支架220可以是如图示中的t字型，还可以是一字型或者其他形状，此处不做具体限定。应力支架220可以是独立的拆件结构，与所述足底外壳210的内侧壁固定连接，也可以是与所述足底外壳210为一体(包括一体注塑、一体cnc加工等)加工成型。
33.应力传感器230设于所述应力支架220上，应力传感器230数量可以为两个或两个
以上。应力传感器230通过检测所述应力支架220的形变，进而能够感知所述足底外壳210的受力情况。应力传感器230与应力支架220的连接方式为可拆卸连接，当应力传感器230出现问题时，方便更换；其中，应力传感器230与应力支架220的连接方式具体可以为粘接、螺钉连接等，此处不做具体限定。
34.本技术实施例提供的用于机器人的足底结构，通过在足底外壳内设置应力支架，并在应力支架上设置至少应力传感器(为了感知来自不同方向的压力)，可以实现对足底外壳的受力大小以及受力方向同时进行检测；具有结构简单以及检测的准确性和可靠性高(多个应力传感器同时检测，单个应力传感器失效不影响其他应力传感器的检测性能)的特点。
35.请一并参阅图3至图5，图3是本技术用于机器人的腿部组件的局部结构拆分示意图，图4是图3实施例中腿部组件的内部结构示意图，图5是图3实施例中腿部组件的结构拆分示意图。
36.由图可知，腿部组件10还可以包括腿部支架100以及足底结构200。足底结构200包括足底外壳210、应力支架220以及多个应力传感器230。可以理解的是，本实施例中的应力支架220可以包括第一应力支架221和第二应力支架222；所述第一应力支架221和所述第二应力支架222均设于足底外壳210的容纳空间2100内，且二者相邻设置，所述第一应力支架221和所述第二应力支架222上均设有所述应力传感器230。可选地，所述第一应力支架221和所述第二应力支架222可以为平行设置。需要说明的是，本技术实施例中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
37.可选地，所述第一应力支架221和所述第二应力支架222上均设置有至少两个应力传感器230，本实施例的图示中是第一应力支架221和所述第二应力支架222上均设置两个应力传感器230的结构。设置四个应变传感器230后，即可以将足底的四个方向的信号传递至控制电路进行运算。控制电路根据此信号值，可以判断出足底前、后、左、右哪一侧应变较大，进而判断出此时的地形或姿态，并反馈至控制端进行运动控制。
38.如果说图2实施例中的单一应力支架结构只能检测一个方向上的应力情况，则本技术实施例中通过在不同的应力支架上分别设置应力传感器，则可以检测足底外壳多方向上的应力情况。将此信息反馈至控制电路中，实现更好地运动控制。
39.请一并参阅图6和图7，图6是图4实施例中腿部组件在a-a处的结构剖视示意图，图7是足底结构另一视角的结构示意图；本实施例中的足底结构200还可以包括控制电路板240，所述应力传感器230通过柔性电路板250与所述控制电路板240连接。可选地，所述控制电路板240包括第一控制电路板241和第二控制电路板242；所述第一控制电路板241和所述第二控制电路板242分别与所述足底外壳210固定连接，具体可以是第一控制电路板241和第二控制电路板242分别通过螺钉101和102与足底外壳210固定连接。
40.请参阅图4和图8，图8是图4的局部结构拆分示意图，足底外壳210上设有定位台211，控制电路板240(图示中以第一控制电路板241为例进行说明)上设有定位槽2401，定位槽2401与定位台211配合实现控制电路板240与足底外壳210的定位配合。
41.可选地，第一控制电路板241和第二控制电路板242分别通过第一柔性电路板251和第二柔性电路板252与分别设于所述第一应力支架221和所述第二应力支架222上的应力传感器230连接。其中，每一侧的两个应变传感器230可以是集成在一个软板(第一柔性电路板251或者第二柔性电路板252)之上，将信号传递至控制电路板(第一控制电路板241以及第二控制电路板242)上。应变传感器230也可以不与柔性电路板240进行集成，分别通过第一柔性电路板251或者第二柔性电路板252连接至与之对应的第一控制电路板241以及第二控制电路板242上，这样，一个足底结构100具有四个应变传感器230和四条柔性电路板，单个组合(一个应变传感器加一条柔性电路板)失效后均可单独更换，维护成本更低。
42.可选地，请继续参阅图3和图5，本实施例中的足底外壳210的侧面设有密封板260，所述密封板260与所述足底外壳210配合形成密闭的容纳空间2100。其中，密封板260可以是设于足底外壳210的相对两侧，密封板260的材质可以为泡棉或者橡胶等软质材料，也可以是硬质的塑料板。密封板260与足底外壳210可以是粘接连接，具体地，密封板260内表面可以是覆有一层胶，足底外壳210两侧有凹槽201，密封板260卡设于凹槽201内，方便密封板260的定位。
43.请继续参阅图3、图5以及图6，本实施例中足底外壳210用于与地面接触的表面设有缓冲垫270。其中，缓冲垫270与地面直接接触，可以减缓冲击力，缓冲垫270的材质可以为橡胶。缓冲垫270与足底外壳210的连接方式可以是通过粘胶和螺丝固定相结合。首先，在缓冲垫270的内表面涂上胶水，再利用仿形治具粘接在足底外壳210的对应位置，胶水固化后，再锁上对应的螺丝103。
44.请一并参阅图9，图9是缓冲垫一实施例展开状态的结构示意图，缓冲垫270上可以设置一定的纹理，进而提高防滑能力。如图9所示，缓冲垫270的表面可以设置菱形纹271(当然，在其他实施例中也可以是其他防滑纹，譬如，方形、圆形等，此处不做具体限定)，增大与地面的摩擦力，提高防滑程度。需要说明的是，本技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
45.可选地，请继续参阅图3、图5以及图8，本实施例中的足底结构200还包括防水垫280，所述防水垫280设于所述足底外壳210与所述腿部支架100连接位置处，用于密封所述足底外壳210的容纳空间2100。其中，防水垫280可以为为硅胶材料制成，足底外壳210上设有安装槽212，防水垫280直接装配于安装槽212内，安装槽212的两侧筋位限位，防水垫280与足底外壳210之间为紧配合。可选地，请继续参阅图8，防水垫280的中部还可以设置有通孔281，通孔281为控制电路板走线出孔，用于穿过控制电路板与机器人躯干内主控板之间连接的走线。
46.本技术实施例提供的用于机器人的腿部组件，其足底结构通过在足底外壳内设置两个应力支架，并在每一应力支架上均设置多个应力传感器，可以实现对足底外壳的受力大小以及多个受力方向同时进行检测；具有结构简单以及检测的准确性和可靠性高(多个应力传感器同时检测，单个应力传感器失效不影响其他应力传感器的检测性能)的特点。
47.另外，本技术实施例还提供一种机器人结构，请参阅图10，图10是本技术机器人一实施例的结构示意图，本实施例中的机器人包括躯干20以及与所述躯干20连接的多个腿部组件10(本实施例的图示中以四组机器狗的结构为例进行说明)。关于腿部组件10的详细结
构请参阅前述实施例的相关描述。其中，机器人的躯干20内可以包括控制电路板以及用于驱动腿部结构运动的装置，关于这部分的详细特征在本领技术人员的理解范围内，此处亦不再赘述。
48.本技术实施例提供的用于机器人，其腿部组件的足底结构通过在足底外壳内设置应力支架，并在应力支架上设置多个应力传感器，可以实现对足底外壳的受力大小以及受力方向同时进行检测；具有结构简单以及检测的准确性和可靠性高的特点。
49.以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。