ES3046407T3 - Novel foot force collection apparatus and quadruped robot using same - Google Patents

Abstract

Un novedoso aparato de recolección de fuerza del pie y un robot cuadrúpedo que lo utiliza. El novedoso aparato de recolección de fuerza del pie comprende una primera biela (1), una placa de recolección de señal de presión, una segunda biela (2) conectada giratoriamente a la primera biela (1) y un tubo de aire (4) dispuesto dentro de la primera biela (1) y la segunda biela (2); una almohadilla elástica para el pie (5) está fijada en un extremo de la segunda biela (2), y una cámara de aire (6) está dispuesta dentro de la almohadilla elástica para el pie (5); un extremo del tubo de aire (4) está conectado a la cámara de aire (6) y el otro extremo está conectado a la placa de recolección de señal de presión. El presente modelo de utilidad proporciona una placa de recolección de señal de presión y una cámara de aire (6) en el extremo del pie. El tubo de aire (4) abarca una unión formada por la primera biela (1) y la segunda biela (2) y recolecta el valor de presión dentro de la cámara de aire (6). La estructura es limpia, económica y altamente confiable. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Nuevo aparato de recolección de fuerza del pie y robot cuadrúpedo que lo utiliza

[0003] Campo técnico

[0004] La presente solicitud se refiere al campo técnico de los equipos robóticos, en particular a un nuevo aparato de adquisición de fuerza del pie y a un robot cuadrúpedo que lo utiliza.

[0005] Antecedentes de la técnica

[0006] Actualmente, las cuatro patas de un robot cuadrúpedo suelen estar equipadas con sensores de fuerza. Las señales eléctricas que estos captan se transmiten a una placa de control principal para su procesamiento mediante cables. En este proceso, los cables deben pasar por una segunda biela, una articulación de rodilla y una primera biela hasta la placa de control principal, lo que hace que la estructura eléctrica sea relativamente compleja. Los documentos US 2002/026838 A1, JP H04 171194 A y c N 104 875 813 A describen ejemplos de robots cuadrúpedos equipados con sensores de fuerza.

[0007] El sensor de fuerza tradicional, que utiliza una galga extensométrica, una resistencia o un condensador sensibles a la presión, se daña fácilmente cuando el pie se somete a una fuerza de impacto, y su estructura es compleja. Por otro lado, parte del cable eléctrico pasa por una conexión giratoria (unión) entre la primera y la segunda biela. Debido a la flexión recíproca durante el funcionamiento de la articulación de la rodilla, esta parte del cable eléctrico es muy propensa a sufrir daños por fatiga.

[0008] Resumen

[0009] Problema técnico

[0010] Solución al problema

[0011] Solución técnica

[0012] Para superar las deficiencias de la técnica anterior, un primer propósito de la presente solicitud es proporcionar un nuevo aparato de adquisición de fuerza del pie, que tiene las ventajas de que el modo de adquisición de fuerza del pie es simple, la adquisición y transmisión de la señal de fuerza no necesitan cables eléctricos, la estructura es simple, el costo es bajo y no es fácil causar fallas.

[0013] Un segundo propósito de la presente solicitud es proporcionar un robot cuadrúpedo que incluye el aparato de adquisición de fuerza del pie, que tiene las ventajas de que el modo de adquisición de fuerza del pie es simple, la adquisición y transmisión de la señal de fuerza no necesitan cables eléctricos, la estructura es simple, el costo es bajo y no es fácil causar fallas.

[0014] El primer objetivo de la presente solicitud se realiza adoptando la siguiente solución técnica:

[0015] Un nuevo aparato de adquisición de fuerza del pie como se define en la reivindicación 1.

[0016] Además, según el cambio de presión de aire, se puede obtener la fuerza sobre la almohadilla elástica. La cámara de aire se puede diseñar directamente en la almohadilla elástica original sin necesidad de añadir piezas adicionales. La estructura y el modo de adquisición de fuerza son sencillos y fiables, y su coste es bajo.

[0017] Además, un extremo de la segunda biela cuenta con una base de montaje para la pata, y la pata elástica se fija a ella. La pata elástica y la base se pueden ensamblar previamente para formar un conjunto de pata, que posteriormente se conecta fijamente a la segunda biela para facilitar el montaje y la sustitución.

[0018] Además, el tubo de aire se encuentra a lo largo de la primera y la segunda biela, y este tubo abarca la junta giratoria formada por ambas. La placa de adquisición de la señal de presión se encuentra en la primera biela o en otros componentes conectados a ella. El tubo de aire se utiliza para abarcar directamente la junta giratoria, evitando así que el cable eléctrico, más propenso a sufrir daños por fatiga, la abarque, mejorando así la fiabilidad. Tras desplazar el sensor hacia el interior de la primera biela o hacia otros componentes, este no se ve afectado por el entorno externo, lo que reduce la probabilidad de fallo. Además, no se requiere el cable eléctrico tradicional para desviar la junta, sino que se utiliza el tubo de aire elástico para desviarla, reduciendo así los daños por fatiga durante la rotación recíproca de la junta.

[0019] Además, el tubo y la cámara de aire tienen una estructura integrada o dividida; ambos pueden llenarse con gas o líquido. El relleno puede seleccionarse en función de la temperatura de trabajo real, la fuerza detectada, etc.

[0020] Además, la base de montaje de la almohadilla del pie cuenta con una ranura para colocar el tubo de aire. Esta ranura facilita la comunicación entre el tubo y la cámara de aire, lo que hace que la estructura sea simple y fiable.

[0021] Además, la primera o la segunda biela cuentan con una ranura o cavidad de montaje para la colocación del tubo de aire. El tubo de aire de la primera y la segunda biela oscila fácilmente con la rotación de la segunda biela respecto a la primera. Tras múltiples oscilaciones, el tubo de aire se mueve fácilmente. Por lo tanto, la ranura o cavidad de montaje fija el tubo de aire, lo que garantiza una estructura simple y fiable, con un alto nivel de integración.

[0022] Además, se proporciona un elemento elástico capaz de tirar del tubo de aire en la primera biela o la segunda biela, un extremo del elemento elástico está conectado fijamente con la primera biela o la segunda biela, y el otro extremo está conectado fijamente al tubo de aire, de modo que una parte del tubo, ubicada en la junta giratoria, se mantiene siempre en tensión durante la rotación de la segunda biela con respecto a la primera. El elemento elástico permite que el tubo de aire se mantenga siempre en tensión constante durante la rotación de la segunda biela con respecto a la primera, evitando torsiones o sacudidas aleatorias. La estructura es simple y fiable, y se mejora aún más la resistencia a la fatiga del tubo de aire que abarca la junta giratoria.

[0023] Además, el elemento elástico es un resorte de tensión, un resorte de compresión, un resorte de torsión, gel de sílice elástico o plástico elástico.

[0024] El segundo propósito de la presente solicitud se realiza mediante la adopción de la siguiente solución técnica:

[0025] Un robot cuadrúpedo incluye el novedoso aparato de adquisición de fuerza del pie tal como se definió anteriormente.

[0026] En la presente aplicación, dado que la cámara de aire se encuentra en el pie y el valor de presión interna se obtiene a través del tubo de aire, no es necesario instalar un sensor en el pie, lo que reduce la probabilidad de fallo del sensor. Dado que el tubo de aire se utiliza para la adquisición y transmisión de la señal de presión, el pie y la segunda biela no requieren ningún circuito electrónico, lo que evita el desgaste del cable que afecta la adquisición y transmisión de las señales de presión. En consecuencia, la adquisición de señales en la presente aplicación es más fiable y estable.

[0027] Efectos beneficiosos de la aplicación

[0028] Efectos beneficiosos

[0029] En el novedoso aparato de adquisición de fuerza del pie proporcionado por la presente solicitud, para la adquisición de señales, al proporcionar la placa de adquisición de señales de fuerza y la cámara de aire en el pie, el valor de presión interna de la cámara se adquiere a través del tubo de aire, sin necesidad de un sensor en el pie, lo que reduce la probabilidad de fallo del sensor. Dado que el tubo de aire se utiliza para la adquisición y transmisión de la señal de presión, el pie y la segunda biela no requieren ningún circuito electrónico, lo que evita el desgaste del cable que afecta la adquisición y transmisión de las señales de presión. En consecuencia, la adquisición de señales en la presente solicitud es más fiable y estable.

[0030] El robot cuadrúpedo proporcionado por la presente solicitud incluye el aparato de adquisición de fuerza del pie. Para la adquisición de señales, al proporcionar la placa de adquisición de señales de fuerza y la cámara de aire en el pie, el valor de la presión interna de la cámara se adquiere a través del tubo de aire, sin necesidad de un sensor en el pie, lo que reduce la probabilidad de fallo del sensor. Dado que el tubo de aire se utiliza para la adquisición y transmisión de la señal de presión, el pie y la segunda biela no requieren ningún circuito electrónico, lo que evita el desgaste del cable que afecta la adquisición y transmisión de las señales de presión. En consecuencia, la adquisición de señales en la presente solicitud es más fiable y estable.

[0031] Breve descripción de los dibujos

[0032] Descripción de los dibujos

[0033]

[0034] La figura 1 muestra una vista esquemática de una estructura general según la presente solicitud.

[0035] La figura 2 muestra una vista en sección transversal según la presente solicitud.

[0036] La figura 3 muestra una vista en sección A-A según la presente solicitud.

[0037] La figura 4 muestra una vista en sección B-B según la presente solicitud.

[0038] En los dibujos, 1) primera biela; 2) segunda biela; 4) tubo de aire; 5) almohadilla elástica para el pie; 6) cámara de aire; 7) base de montaje de la almohadilla para el pie; 8) ranura para el tubo.

[0039] Descripción de las formas de realización

[0041] Descripción de las formas de realización de la solicitud

[0043] La presente solicitud se describirá con más detalle a continuación, junto con las formas de realización específicas, con referencia a los dibujos. Cabe señalar que, siempre que no exista conflicto, las formas de realización o características técnicas descritas a continuación pueden combinarse libremente para formar nuevas formas de realización.

[0045] Cabe señalar que cuando dos componentes están "conectados fijamente", pueden estar conectados directamente o puede haber un componente intermedio. Salvo que se defina lo contrario, todos los términos técnicos y científicos utilizados en este documento tienen el mismo significado que los que generalmente entienden los expertos en el campo técnico de la presente solicitud. Los términos utilizados en este documento se utilizan únicamente para describir las formas de realización específicas y no pretenden limitar la presente invención según se define en las reivindicaciones.

[0047] En referencia a las figuras 1 a 4, un novedoso aparato de adquisición de fuerza del pie incluye una primera biela 1, una placa de adquisición de señal de presión situada en la primera biela 1, una segunda biela 2 conectada giratoriamente con la primera biela 1 y un tubo de aire 4 dispuesto en la primera biela 1 y la segunda biela 2. El tubo de aire 4 es una manguera elástica. Un extremo de la segunda biela 2 está provisto de una almohadilla elástica para el pie 5. Una cámara de aire 6 está dispuesta en la almohadilla elástica para el pie 5. Un extremo del tubo de aire 4 se comunica con la cámara de aire 6, y el otro extremo, a través de una conexión giratoria entre la primera biela 1 y la segunda biela 2, está conectado a la placa de adquisición de señal de presión. Cuando la almohadilla elástica 5 entra en contacto con el suelo, deformando y comprimiendo la cámara de aire 6, la placa de adquisición de señales de presión mide la variación de la presión interna de la cámara 6 a través del tubo de aire 4 para registrar la fuerza ejercida sobre la almohadilla elástica 5. Esta fuerza se puede obtener en función de la variación de la presión del aire. La placa de adquisición de señales de presión también puede estar presente en otras piezas conectadas fijamente a la primera biela 1.

[0049] La disposición del tubo de aire 4 en la presente solicitud es la siguiente:

[0051] En la forma de realización anterior, el tubo de aire 4 se dispone a lo largo de la primera biela 1 y la segunda biela 2. El tubo de aire 4 abarca una junta giratoria formada por la primera biela 1 y la segunda biela 2. La placa de adquisición de la señal de presión se dispone en la primera biela 1 u otros componentes conectados a ella. El tubo de aire 4 se utiliza para abarcar directamente la junta giratoria (articulación de rótula), evitando así que el cable eléctrico, más propenso a sufrir daños por fatiga, la atraviese y mejorando la fiabilidad. El tubo de aire 4 y la cámara de aire 6 presentan una estructura integrada o dividida. Pueden llenarse con gas o líquido. El relleno del tubo de aire 4 y la cámara de aire 6 puede seleccionarse en función de la temperatura de trabajo real, la fuerza detectada, etc.

[0053] Un extremo de la segunda biela 2 cuenta con una base de montaje para la pata 7. La pata elástica 5 está fijada a la base 7. La pata elástica 5 y la base 7 están conectadas directa y fijamente o forman una sola pieza. La pata elástica y la base pueden ensamblarse previamente para formar un conjunto de pata, que posteriormente se conecta fijamente a la segunda biela para facilitar el montaje y la sustitución. La base 7 cuenta con una ranura para tubo 8 para la colocación del tubo de aire 4. Esta ranura facilita la comunicación entre el tubo de aire 4 y la cámara de aire 6. Además, la ranura para tubo 8 está simétricamente dispuesta en la base 7 y puede seleccionarse según las necesidades de montaje.

[0055] La segunda biela 2 y la primera biela 1 cuentan con una ranura o cavidad de montaje para colocar el tubo de aire 4. El tubo de aire 4 oscila fácilmente con la rotación de la segunda biela 2 respecto a la primera biela 1. Tras múltiples oscilaciones, el tubo de aire 4 se mueve fácilmente. Por lo tanto, se proporciona una ranura de montaje para fijar el tubo de aire 4.

[0057] Forma de realización del elemento elástico previsto adicionalmente en la presente solicitud:

[0059] Un elemento elástico capaz de tensar el tubo de aire 4 está dispuesto en la primera biela 1 o la segunda biela 2. Un extremo del elemento elástico está conectado fijamente a la primera biela 1 o la segunda biela 2, y el otro extremo está conectado fijamente al tubo de aire 4, de modo que una parte del tubo de aire 4, ubicada en la junta giratoria, se mantiene siempre en tensión durante la rotación de la segunda biela 2 con respecto a la primera biela 1. Este elemento elástico permite que el tubo de aire 4 se mantenga siempre en tensión regular durante la rotación de la segunda biela 2 con respecto a la primera biela 1, evitando torsiones o sacudidas aleatorias. La estructura es simple y fiable, y se mejora aún más la resistencia a la fatiga del tubo de aire 4 que se extiende por la junta giratoria. El elemento elástico puede ser un resorte de tensión, un resorte de compresión, un resorte de torsión, gel de sílice elástico o plástico elástico.

[0061] Forma de realización de estructura compacta en la presente solicitud:

[0063] Un novedoso aparato de adquisición de fuerza del pie incluye una segunda biela 2 y un tubo de aire 4. Un extremo de la segunda biela 2 está provisto de una almohadilla elástica 5. Esta almohadilla 5 cuenta con una cámara de aire 6. Un extremo del tubo de aire 4 se comunica con la cámara 6. La almohadilla 5 contacta con el suelo para deformar y comprimir la cámara 6, lo que permite la adquisición de la señal de fuerza sobre la almohadilla 5.

[0064] En la presente aplicación, dado que la cámara de aire se encuentra en el pie y el valor de presión interna se obtiene a través del tubo de aire, no es necesario instalar un sensor en el pie, lo que reduce la probabilidad de fallo del sensor. Dado que el tubo de aire se utiliza para la adquisición y transmisión de la señal de presión, el pie y la segunda biela no requieren ningún circuito electrónico, lo que evita el desgaste del cable que afecta la adquisición y transmisión de las señales de presión. En consecuencia, la adquisición de señales en la presente aplicación es más fiable y estable.

[0065] Además se proporciona una realización de un robot cuadrúpedo, que incluye el novedoso aparato de adquisición de fuerza del pie tal como se define en las reivindicaciones.

[0066] Las formas de realización anteriores son solo las formas de realización preferidas de la presente solicitud y no deben pretender limitar el alcance de protección de la presente invención tal como se define en las reivindicaciones.

[0067] Cualquier cambio o reemplazo no sustancial realizado por los expertos en la materia sobre la base de la presente solicitud aún cae dentro del alcance de protección de la presente invención.

Claims (6)

1. REIVINDICACIONES

1. Un nuevo aparato de adquisición de fuerza del pie, que comprende una primera biela (1), una placa de adquisición de señal de presión, una segunda biela (2) conectada giratoriamente a la primera biela (1) y un tubo de aire (4). Un extremo de la segunda biela (2) está provisto de una almohadilla elástica para el pie (5), la cual está provista de una cámara de aire (6), un extremo del tubo de aire (4) se comunica con la cámara de aire (6) y el otro extremo está conectado a la placa de adquisición de señal de presión. La almohadilla elástica para el pie (5) está configurada para entrar en contacto con el suelo para deformar y comprimir la cámara de aire (6), y la placa de adquisición de señales de presión está configurada para medir el cambio del valor de presión interna de la cámara de aire (6) a través del tubo de aire (4), para realizar la adquisición de la señal de la fuerza en la almohadilla elástica para el pie (5), donde la primera biela (1) o la segunda biela (2) está provista de una ranura de montaje o una cavidad de montaje para colocar el tubo de aire (4),caracterizado porqueel tubo de aire (4) se proporciona a lo largo de la primera biela (1) y la segunda biela (2), y el tubo de aire (4) abarca una junta giratoria formada por la primera biela (1) y la segunda biela (2) y un miembro elástico,

que es un resorte de tensión, un resorte de compresión, un resorte de torsión, gel de sílice elástico o plástico elástico, y que es capaz de tirar del tubo de aire (4), se proporciona en la primera biela (1) o la segunda biela (2), un extremo del miembro elástico está conectado fijamente con la primera biela (1) o la segunda biela (2), y el otro extremo está conectado fijamente con el tubo de aire (4), de modo que una porción del tubo de aire (4) ubicada en la unión giratoria se mantiene siempre en un estado tensado durante la rotación de la segunda biela (2) con respecto a la primera biela (1).

2. El aparato novedoso de adquisición de fuerza del pie según la reivindicación 1, en el que una porción final de la segunda biela (2) está provista de una base de montaje de almohadilla para el pie (7) y la almohadilla elástica para el pie (5) está fijada en la base de montaje de almohadilla para el pie (7).

3. El aparato novedoso de adquisición de fuerza del pie según la reivindicación 2, en el que la placa de adquisición de señal de presión está dispuesta en la primera biela (1) u otros componentes conectados con la primera biela (1).

4. El nuevo aparato de adquisición de fuerza del pie, según la reivindicación 3, en el que el tubo de aire (4) y la cámara de aire (6) tienen una estructura integrada o dividida; el tubo de aire (4) y la cámara de aire (6) pueden llenarse con gas o líquido.

5. El nuevo aparato de adquisición de fuerza del pie, según la reivindicación 4, en el que la base de montaje de la almohadilla del pie (7) dispone de una ranura para tubo (8) para la colocación del tubo de aire (4).

6. Un robot cuadrúpedo que comprende el nuevo aparato de adquisición de fuerza del pie, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.