CN105438309B - 仿人机器人两自由度混联抗冲击机械足 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种仿人机器人两自由度混联抗冲击机械足,属于仿人机器人领域。它包括跖骨板,装设于跖骨板上的踝轴和趾轴,装设于踝轴上的踝轴齿轮,与踝轴齿轮相啮合的踝动力轮,输出轴与踝动力轮相连的踝电机,装设于趾轴上的并联脚趾和趾轴齿轮,与趾轴齿轮相啮合的趾动力轮,其输出轴与趾动力轮相连的趾电机,连接机械小腿与跖骨板的小腿弹簧,连接并联脚趾与跖骨板的脚趾弹簧;踝轴齿轮与机械小腿相固结,趾轴齿轮与并联脚趾相固结;踝轴可在跖骨板上自由转动,趾轴可在跖骨板上自由转动。本发明是一种结构简单、具有两个运动自由度和抗冲击性能、混联模式的仿人机器人足。
Description
技术领域
本发明主要涉及仿人机器人领域,特指一种仿人机器人两自由度混联抗冲击机械足。
背景技术
随着人们生活品质的提升,仿人机器人代替人类工作的领域不断扩展,并使得仿人机器人成为智能机器人领域中最为活跃的热点之一。仿人机器人完全按照人类的身体结构设计,因而具有相当的设计难度。其中,模仿人足的机械足在行走过程中,当足部与地面接触时,会产生相应的振动和冲击,从而导致机器人失去平衡。因此,设计一种结构简单、能够抵抗冲击的机械足具有重要的意义。
发明内容
本发明需解决的技术问题是:针对现有技术存在的技术问题,本发明提供一种结构简单、具有两个运动自由度和抗冲击性能、混联模式的仿人机器足。
为了解决上述问题,本发明提出的解决方案为:一种仿人机器人两自由度混联抗冲击机械足,它包括跖骨板,装设于所述跖骨板上的踝轴和趾轴,装设于所述踝轴上的踝轴齿轮,与所述踝轴齿轮相啮合的踝动力轮,输出轴与所述踝动力轮相连的踝电机,装设于所述趾轴上的并联脚趾和趾轴齿轮,与所述趾轴齿轮相啮合的趾动力轮,其输出轴与所述趾动力轮相连的趾电机,连接机械小腿与所述跖骨板的小腿弹簧,连接所述并联脚趾与所述跖骨板的脚趾弹簧,装设于所述跖骨板底部的弹性橡胶垫。
所述踝轴齿轮与所述机械小腿相固结,所述趾轴齿轮与所述并联脚趾相固结;所述趾动力轮的半径为所述趾轴齿轮半径的两倍,所述踝动力轮的半径为所述踝轴齿轮半径的两倍;所述踝轴可在所述跖骨板上自由转动,所述趾轴可在所述跖骨板上自由转动;所述小腿弹簧伸长量为零时,所述机械小腿处于垂直于水平面的铅垂状态。
所述并联脚趾包括装设于所述趾轴上的大拇趾、二拇趾、三拇趾、四拇趾和小拇趾,所述五根拇趾的相对长度满足人足的五根脚趾的相对长度关系。
本发明与现有技术相比,具有如下优点和有益效果:
(1)本发明的仿人机器人两自由度混联抗冲击机械足,设有趾电机和踝电机,分别驱动并联脚趾和机械小腿的转动,实现了两个运动自由度,结构简单。
(2)本发明的仿人机器人两自由度混联抗冲击机械足,还设有小腿弹簧、脚趾弹簧和弹性橡胶垫,可以有效吸收由于地面不平造成的冲击力。由此可知,本发明结构简单、具有两个运动自由度和抗冲击性能、能够模仿人足运动姿态。
附图说明
图1是本发明的仿人机器人两自由度混联抗冲击机械足的结构原理图。
图2是本发明的并联脚趾结构示意图。
图中,1—跖骨板;2—机械小腿;3—并联脚趾;30—趾轴;31—大拇趾;32—二拇趾;33—三拇趾;34—四拇趾;35—小拇趾;4—脚趾弹簧;5—小腿弹簧;6—趾电机;7—趾动力轮;8—趾轴齿轮;9—踝电机;10—踝动力轮;11—踝轴;12—踝轴齿传;13—弹性橡胶垫。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1和图2所示,本发明的仿人机器人两自由度混联抗冲击机械足,包括跖骨板1,装设于跖骨板1上的踝轴11和趾轴30,装设于踝轴11上的踝轴齿轮12,与踝轴齿轮12相啮合的踝动力轮10,输出轴与踝动力轮10相连的踝电机9,装设于趾轴30上的并联脚趾3和趾轴齿轮8,与趾轴齿轮8相啮合的趾动力轮7,其输出轴与趾动力轮7相连的趾电机6,连接机械小腿2与跖骨板1的小腿弹簧5,连接并联脚趾3与跖骨板1的脚趾弹簧4,装设于跖骨板1底部的弹性橡胶垫13;踝轴齿轮12与机械小腿2相固结,趾轴齿轮8与并联脚趾3相固结;趾动力轮7的半径为趾轴齿轮8半径的两倍,踝动力轮10的半径为踝轴齿轮12半径的两倍。
参见图1和图2所示,踝轴11可在跖骨板1上自由转动,趾轴30可在跖骨板1上自由转动;小腿弹簧5伸长量为零时,机械小腿2处于垂直于水平面的铅垂状态;并联脚趾3包括装设于趾轴30上的大拇趾31、二拇趾32、三拇趾33、四拇趾34和小拇趾35,五根拇趾的相对长度满足人足的五根脚趾的相对长度关系。
工作原理:趾电机6带动趾动力轮7转动,进而带动趾轴齿轮8和并联脚趾3转动;踝电机9转动,踝动力轮10带动踝轴齿轮12转动,进而带动机械小腿2与跖骨板1相对转动;地面不平时,由于行走过程中产生的冲击力被弹性橡胶垫13的变形所吸收,多余的能量进一步被小腿弹簧5和脚趾弹簧4所吸收。
Claims (1)
1.仿人机器人两自由度混联抗冲击机械足,其特征在于:包括跖骨板(1),装设于所述跖骨板(1)上的踝轴(11)和趾轴(30),装设于所述踝轴(11)上的踝轴齿轮(12),与所述踝轴齿轮(12)相啮合的踝动力轮(10),输出轴与所述踝动力轮(10)相连的踝电机(9),装设于所述趾轴(30)上的并联脚趾(3)和趾轴齿轮(8),与所述趾轴齿轮(8)相啮合的趾动力轮(7),其输出轴与所述趾动力轮(7)相连的趾电机(6),连接机械小腿(2)与所述跖骨板(1)的小腿弹簧(5),连接所述并联脚趾(3)与所述跖骨板(1)的脚趾弹簧(4),装设于所述跖骨板(1)底部的弹性橡胶垫(13);所述踝轴齿轮(12)与所述机械小腿(2)相固结,所述趾轴齿轮(8)与所述并联脚趾(3)相固结;所述趾动力轮(7)的半径为所述趾轴齿轮(8)半径的两倍,所述踝动力轮(10)的半径为所述踝轴齿轮(12)半径的两倍;所述踝轴(11)可在所述跖骨板(1)上自由转动,所述趾轴(30)可在所述跖骨板(1)上自由转动;所述小腿弹簧(5)伸长量为零时,所述机械小腿(2)处于垂直于水平面的铅垂状态;所述并联脚趾(3)包括装设于所述趾轴(30)上的大拇趾(31)、二拇趾(32)、三拇趾(33)、四拇趾(34)和小拇趾(35),所述五根拇趾的相对长度满足人足的五根脚趾的相对长度关系。
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