CN105564531A - 高频串联仿人四自由度机械足 - Google Patents

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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B62D57/032—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members with alternately or sequentially lifted supporting base and legs; with alternately or sequentially lifted feet or skid

Abstract

本发明公开了一种高频串联仿人四自由度机械足，属于仿人机器人领域。它包括跗骨板、跖骨板、脚趾、连接跗骨板与机械小腿的踝关节、连接跗骨板与跖骨板的跗骨关节、连接跖骨板与脚趾的趾关节；踝关节包括踝齿轮轴A、踝齿轮轴B、U型架A、电机A、踝转轴、轴承架、螺栓和电机D；踝齿轮轴A垂直于踝转轴；跗骨关节包括跗骨齿轮轴A、跗骨齿轮轴B和电机B；跗骨齿轮轴A与跗骨齿轮轴B相啮合传动，电机B的输出轴与跗骨齿轮轴A的一端相连；趾关节包括趾齿轮轴A、趾齿轮轴B、U型架C和电机C。本发明是一种结构合理、仿人效果更好、具有四个自由度和高频运动特性、串联模式的仿人机器人足。

Description

高频串联仿人四自由度机械足
技术领域
本发明主要涉及仿人机器人领域，特指一种高频串联仿人四自由度机械足。
背景技术
当前仿人机器人的研究受到普遍的关注，并成为智能机器人领域中最为活跃的热点之一。与传统的机器人相比，仿人机器人的动作与人类动作最为接近，也更能适应人类日常生活环境。在仿人机器人结构中，机械足的设计尤为重要，这是因为仿人机器人在行走过程中，不仅要模仿人足的运动过程，而且还是模拟出人类的快速行走。现有技术的机械足虽然实现了行走过程，但仍然存在着一定的缺点：自由度偏少和无法实现快速高频行走。因此，设计一种能够快速行走的四个自由度的机械足具有一定的价值。
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合理、仿人效果更好、具有四个自由度和高频运动特性、串联模式的仿人机器人足。
为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种高频串联仿人四自由度机械足，它包括跗骨板、跖骨板、脚趾、连接所述跗骨板与机械小腿的踝关节、连接所述跗骨板与所述跖骨板的跗骨关节、连接所述跖骨板与所述脚趾的趾关节。
所述踝关节包括装设于所述跗骨板上的踝齿轮轴A、踝齿轮轴B和U型架A，装设于所述U型架A上的电机A，装设有所述踝齿轮轴A的踝转轴，连接所述机械小腿与轴承架的螺栓，输出轴与所述踝转轴相连的电机D；所述踝齿轮轴A垂直于所述踝转轴；所述电机A的输出轴与所述踝齿轮轴B的一端相连；所述踝齿轮轴A与所述踝齿轮轴B相啮合传动。
所述跗骨关节包括装设于所述跗骨板上的跗骨齿轮轴A和跗骨齿轮轴B、装设于所述U型架B上的电机B；所述跗骨齿轮轴A与所述跗骨齿轮轴B相啮合传动，所述电机B的输出轴与所述跗骨齿轮轴A的一端相连。
所述趾关节包括装设于所述跖骨板上的趾齿轮轴A和趾齿轮轴B、装设于所述跖骨板上的U型架C、装设于所述U型架C上的电机C；所述电机C的输出轴与所述趾齿轮轴A的一端相连；所述趾齿轮轴A与所述趾齿轮轴B相啮合；所述脚趾装设于所述趾齿轮轴B上，所述跖骨板装设于所述跗骨齿轮轴B上，所述踝齿轮轴A垂直装设于所述踝转轴上；所述趾齿轮轴A的齿轮半径等于所述趾齿轮轴B的齿轮半径的三倍；所述跗骨齿轮轴A的齿轮半径等于所述跗骨齿轮轴B齿轮半径的四倍；所述踝齿轮轴B的齿轮半径等于所述踝齿轮轴A的齿轮半径的四倍。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明的高频串联仿人四自由度机械足，设有四个电机，控制四个自由度的运动，能够高度模仿人足行走时的运动姿态。
(2)本发明的高频串联仿人四自由度机械足，还设有三组包含齿轮的齿轮轴，通过齿轮轴的增速运动，实现高频响应特征。由此可知，本发明结构合理、仿人效果更好、具有四个自由度和高频运动特性。
附图说明
图1是本发明的高频串联仿人四自由度机械足的结构剖视图。
图2是本发明的踝关节结构原理示意图。
图中，1—机械小腿；2—跗骨板；3—跖骨板；4—脚趾；50—踝齿轮轴A；51—踝齿轮轴B；52—U型架A；53—电机A；60—踝转轴；61—轴承架；62—螺栓；63—电机D；70—跗骨齿轮轴A；71—跗骨齿轮轴B；72—U型架B；73—电机B；80—趾齿轮轴A；81—趾齿轮轴B；82—U型架C；83—电机C；9—轴承。
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，本发明的高频串联仿人四自由度机械足，包括跗骨板2、跖骨板3、脚趾4、连接跗骨板2与机械小腿1的踝关节、连接跗骨板2与跖骨板3的跗骨关节、连接跖骨板3与脚趾4的趾关节。
参见图1和图2所示，踝关节包括装设于跗骨板2上的踝齿轮轴A50、踝齿轮轴B51和U型架A52，装设于U型架A52上的电机A53，装设有踝齿轮轴A50的踝转轴60，连接机械小腿1与轴承架61的螺栓62，输出轴与踝转轴60相连的电机D63；踝齿轮轴A50垂直于踝转轴60；电机A53的输出轴与踝齿轮轴B51的一端相连；踝齿轮轴A50与踝齿轮轴B51相啮合传动。
参见图1和图2所示，跗骨关节包括装设于跗骨板2上的跗骨齿轮轴A70和跗骨齿轮轴B71、装设于U型架B72上的电机B73；跗骨齿轮轴A70与跗骨齿轮轴B71相啮合传动，电机B73的输出轴与跗骨齿轮轴A70的一端相连。
参见图1和图2所示，趾关节包括装设于跖骨板3上的趾齿轮轴A80和趾齿轮轴B81、装设于跖骨板3上的U型架C82、装设于U型架C82上的电机C83；电机C83的输出轴与趾齿轮轴A80的一端相连；趾齿轮轴A80与趾齿轮轴B81相啮合；脚趾4装设于趾齿轮轴B81上，跖骨板3装设于跗骨齿轮轴B71上，踝齿轮轴A50垂直装设于踝转轴60上；趾齿轮轴A80的齿轮半径等于趾齿轮轴B81的齿轮半径的三倍；跗骨齿轮轴A70的齿轮半径等于跗骨齿轮轴B71齿轮半径的四倍；踝齿轮轴B51的齿轮半径等于踝齿轮轴A50的齿轮半径的四倍。
工作原理：工作原理：电机A53带动踝齿轮轴B51转动，并通过踝齿轮轴A50带动机械小腿1相对于跗骨板2转动；电机B73带动跗骨齿轮轴A70转动，进而带动跗骨齿轮轴B71和跗骨板2转动；电机C83带动趾齿轮轴A80转动，并通过趾齿轮轴B81带动脚趾4运动；电机D63带动踝转轴60转动，进而带动机械小腿1绕自身轴线转动。

Claims (1)

1.高频串联仿人四自由度机械足，其特征在于：包括跗骨板(2)、跖骨板(3)、脚趾(4)、连接所述跗骨板(2)与机械小腿(1)的踝关节、连接所述跗骨板(2)与所述跖骨板(3)的跗骨关节、连接所述跖骨板(3)与所述脚趾(4)的趾关节；所述踝关节包括装设于所述跗骨板(2)上的踝齿轮轴A(50)、踝齿轮轴B(51)和U型架A(52)，装设于所述U型架A(52)上的电机A(53)，装设有所述踝齿轮轴A(50)的踝转轴(60)，连接所述机械小腿(1)与轴承架(61)的螺栓(62)，输出轴与所述踝转轴(60)相连的电机D(63)；所述踝齿轮轴A(50)垂直于所述踝转轴(60)；所述电机A(53)的输出轴与所述踝齿轮轴B(51)的一端相连；所述踝齿轮轴A(50)与所述踝齿轮轴B(51)相啮合传动；所述跗骨关节包括装设于所述跗骨板(2)上的跗骨齿轮轴A(70)和跗骨齿轮轴B(71)、装设于所述U型架B(72)上的电机B(73)；所述跗骨齿轮轴A(70)与所述跗骨齿轮轴B(71)相啮合传动，所述电机B(73)的输出轴与所述跗骨齿轮轴A(70)的一端相连；所述趾关节包括装设于所述跖骨板(3)上的趾齿轮轴A(80)和趾齿轮轴B(81)、装设于所述跖骨板(3)上的U型架C(82)、装设于所述U型架C(82)上的电机C(83)；所述电机C(83)的输出轴与所述趾齿轮轴A(80)的一端相连；所述趾齿轮轴A(80)与所述趾齿轮轴B(81)相啮合；所述脚趾(4)装设于所述趾齿轮轴B(81)上，所述跖骨板(3)装设于所述跗骨齿轮轴B(71)上，所述踝齿轮轴A(50)垂直装设于所述踝转轴(60)上；所述趾齿轮轴A(80)的齿轮半径等于所述趾齿轮轴B(81)的齿轮半径的三倍，所述跗骨齿轮轴A(70)的齿轮半径等于所述跗骨齿轮轴B(71)齿轮半径的四倍，所述踝齿轮轴B(51)的齿轮半径等于所述踝齿轮轴A(50)的齿轮半径的四倍。
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