一种提高腿足式机器人触地稳定性的耦合仿生足垫.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112758211A(43)申请公布日2021.05.07(21)申请号202110115801.2B32B9/00(2006.01)(22)申请日2021.01.28B32B9/04(2006.01)B32B25/00(2006.01)(71)申请人吉林大学地址130012吉林省长春市前进大街2699号(72)发明人钱志辉庄智强任雷王坤阳姜振德王胜利宋广生任露泉(74)专利代理机构长春市四环专利事务所(普通合伙)22103代理人张建成(51)Int.Cl.B62D57/032(2006.01)B32B3/12(2006.01)B32B3/26(2006.01)B32B3/08(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种提高腿足式机器人触地稳定性的耦合仿生足垫(57)摘要一种提高腿足式机器人触地稳定性的耦合仿生足垫，仿生足垫通过模仿人体足跟垫独特的隔室结构及材料组合，可实现优异的生物力学功能。本发明包括仿生足垫基层、仿生足垫中层、仿生足垫下层和触地表层，各层之间通过柔性粘合剂相固定。仿生足垫基层具有较高的硬度；仿生足垫中层设有椭球状隔室和羽状隔室，隔室内部镶嵌着包覆粘弹性填充物的纳米纤维束，通过结构及材料的耦合作用，仿生足垫呈现出高度各向异性的机械力学特性，仿生足垫下层设有包裹粘弹性填充物的蜂窝状封闭隔室，通过该种结构可实现良好的吸震储能效果，可有效提高机器人腿足式系统的触地稳定性。CN112758211ACN112758211A权利要求书1/1页1.一种提高腿足式机器人触地稳定性的耦合仿生足垫，其特征在于：包括仿生足垫基层(1)、仿生足垫中层(2)、仿生足垫下层(3)和触地表层(4)；仿生足垫基层(1)的基层上表面(11)与基层下表面(12)涂有柔性粘合剂，分别与机器人足底表面、仿生足垫中层上表面(23)相粘结；仿生足垫中层(2)包括羽状隔室(22)、椭球状隔室(21)；两侧羽状隔室(22)位于椭球状隔室(21)的两侧，两侧羽状隔室(22)分别向内侧弯曲包绕着椭球状隔室(21)，并呈对称分布；椭球状隔室(21)呈横向的扁平状，扁率为0.5—0.7；羽状隔室(22)的羽状隔室前侧壁(221)与羽状隔室后侧壁(222)凸向机器人行走方向，经过方向A投影该结构呈上宽下窄的鸟翼状，经方向B投影呈上宽下窄的月牙状，由下往上该羽状隔室(22)横截面面积逐渐增大；羽状隔室(22)中填充粘弹性填充物，椭球状隔室(21)中填充具有多孔结构的粘弹性填充物，粘弹性填充物中孔的直径从下往上呈逐渐增大的规律分布；椭球状隔室(21)内壁开设螺旋纤维槽(212)，螺旋纤维槽(212)内置刚性的胶原纳米纤维束；仿生足垫下层(3)内部开设封闭的蜂窝状空腔(32)，蜂窝状空腔(32)横截面呈正六边形，蜂窝状空腔(32)与蜂窝状空腔(32)之间呈等距均匀分布，蜂窝状空腔(32)内部填充粘弹性填充物(5)；仿生足垫下层(3)的仿生足垫下层上表面(31)和仿生足垫下层下表面(33)涂有柔性粘合剂，分别与仿生足垫中层下表面(24)及触地表层上表面(41)相粘结；触地表层(4)的触地表层下表面(42)开设网格状花纹(43)。2.根据权利要求1所述的一种提高腿足式机器人触地稳定性的耦合仿生足垫，其特征在于：所述的仿生足垫基层(1)的厚度为1±0.5mm；仿生足垫中层(2)的厚度为1.5±0.5cm；仿生足垫下层(3)的厚度为3±0.5mm；触地表层(4)的厚度为2±0.5mm。3.根据权利要求1所述的一种提高腿足式机器人触地稳定性的耦合仿生足垫，其特征在于：所述的仿生足垫基层(1)的材质是与足底筋膜力学性能相当的材料；仿生足垫中层(2)的基层材料选用多孔乳胶材料；仿生足垫下层(3)使用较为柔软的基体材料。4.根据权利要求1所述的一种提高腿足式机器人触地稳定性的耦合仿生足垫，其特征在于：所述的仿生足垫基层(1)的材质、仿生足垫下层(3)的材质和触地表层(4)的材质均为Ecoflex0050硅胶。2CN112758211A说明书1/4页一种提高腿足式机器人触地稳定性的耦合仿生足垫技术领域[0001]本发明涉及机械仿生工程领域，特别涉及一种应用于腿足式机器人足底、提高机器人触地稳定性的仿生足垫。背景技术[0002]近年来，腿足式机器人技术快速发展，广泛应用于军事侦察、抢险救灾等领域，这极大降低了人的工作强度、提高了安全性。然而，复杂的路面和地形环境对机器人性能提出了更高的要求和挑战，尤其是机器人腿足式系统的路面适应性和高效缓冲减震性能，以及由两者共同作用决定的机器人腿足式系统的触地稳定性。[0003]文献调研表明：当前的腿足式机器人主要通过在腿足系统中设计复杂的缓冲机构/结构