CN105599820A - 仿人机器人两自由度混联高频机械足 - Google Patents

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班书昊
蒋学东
李晓艳
何云松
席仁强
徐然
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • 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
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Abstract

本发明公开了仿人机器人两自由度混联高频机械足，属于仿人机器人领域。它包括跗骨板、并联脚趾、连接跗骨板与并联脚趾的趾关节、连接跗骨板与机械小腿的踝关节；关节包括装设于跗骨板上的趾轴，装设于趾轴上的趾轴齿轮，装设于跗骨板上平行于趾轴的趾动力轴，装设于趾动力轴上与趾轴齿传相啮合的趾主动轮，装设于跗骨板上的电机架B，装设于电机架B上的电机B；并联脚趾包括依次装设于趾轴上的大拇趾、二拇趾、三拇趾、四拇趾和小拇趾；踝关节包括踝轴、踝动力轴、踝主动轮、踝轴齿轮、电机架A和电机A；踝轴上装设有机械小腿。本发明是一种结构简单、具有两个运动自由度和高频响应特征、混联模式的仿人机器足。

Description

仿人机器人两自由度混联高频机械足
技术领域
本发明主要涉及仿人机器人领域，特指一种仿人机器人两自由度混联高频机械足。
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。通常，仿人机器人包括机械部分、传感部分和控制部分，这三个部分中机械部分尤为重要，它决定着传感部分和控制部分的选择。在仿人机器人机械部分设计中，机械足决定着运动的平衡性和运动速度。现有的机械足响应频率较低，无法模仿人类的快速行走。因此，设计一种能够快速行走、结构简单的机械足具有十分重要的意义。
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高频响应特征、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高频机械足，它包括跗骨板、并联脚趾、连接所述跗骨板与所述并联脚趾的趾关节、连接所述跗骨板与机械小腿的踝关节。
所述趾关节包括装设于所述跗骨板上的趾轴，装设于所述趾轴上的趾轴齿轮，装设于所述跗骨板上平行于所述趾轴的趾动力轴，装设于所述趾动力轴上与所述趾轴齿传相啮合的趾主动轮，装设于所述跗骨板上的电机架B，装设于所述电机架B上的电机B。
所述电机B的输出轴与所述趾动力轴的一端相连；所述趾轴可在所述跗骨板上转动；所述并联脚趾包括依次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。
所述踝关节包括装设于所述跗骨板上的踝轴，平行于所述踝轴装设于所述跗骨板上的踝动力轴，装设于所述踝动力轴上的踝主动轮，装设于所述踝轴上与所述踝主动轮相啮合传动的踝轴齿轮，装设于所述跗骨板上的电机架A，装设于所述电机架A上的电机A。
所述电机A的输出轴与所述踝动力轴的输出轴相连；所述踝轴上装设有所述机械小腿。
所述趾主动轮的半径为所述趾轴齿轮半径的四倍；所述踝主动轮的半径为所述踝轴齿轮半径的四倍。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明的仿人机器人两自由度混联高频机械足，设有趾轴和电机B，电机B驱动趾主动轮、趾轴齿轮转动，进而驱动并联脚趾相对于跗骨板的转动。
(2)本发明的仿人机器人两自由度混联高频机械足，还设有踝轴和电机A，通过踝主动轮到踝轴齿轮的加速过程，实现了机械小腿与跗骨板之间的高频快速转动特性。由此可知，本发明结构简单、具有两个运动自由度和高频响应特征。
附图说明
图1是本发明的仿人机器人两自由度混联高频机械足的结构示意图。
图2是本发明的仿人机器人两自由度混联高频机械足的结构剖视图。
图中，1—机械小腿；10—踝轴；11—踝轴齿传；12—踝动力轴；13—踝主动轮；14—电机架A；15—电机A；2—跗骨板；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；36—趾轴齿轮；37—趾主动轮；38—趾动力轴；39—电机架B；310—电机B。
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。
结合图1和图2，本发明的仿人机器人两自由度混联高频机械足，包括跗骨板2、并联脚趾3、连接跗骨板2与并联脚趾3的趾关节、连接跗骨板2与机械小腿1的踝关节。
结合图1和图2，趾关节包括装设于跗骨板2上的趾轴30，装设于趾轴30上的趾轴齿轮36，装设于跗骨板2上平行于趾轴30的趾动力轴38，装设于趾动力轴38上与趾轴齿传36相啮合的趾主动轮37，装设于跗骨板2上的电机架B39，装设于电机架B39上的电机B310；电机B310的输出轴与趾动力轴38的一端相连；趾轴30可在跗骨板2上转动。
结合图1和图2，并联脚趾3包括依次装设于趾轴30上的大拇趾31、二拇趾32、三拇趾33、四拇趾34和小拇趾35。
结合图1和图2，踝关节包括装设于跗骨板2上的踝轴10，平行于踝轴10装设于跗骨板2上的踝动力轴12，装设于踝动力轴12上的踝主动轮13，装设于踝轴10上与踝主动轮13相啮合传动的踝轴齿轮11，装设于跗骨板2上的电机架A14，装设于电机架A14上的电机A15；电机A15的输出轴与踝动力轴12的输出轴相连；踝轴10上装设有机械小腿1；趾主动轮37的半径为趾轴齿轮36半径的四倍；踝主动轮13的半径为踝轴齿轮11半径的四倍。
工作原理：电机B310带动趾动力轴38转动，并通过趾主动轮37带动趾轴齿轮36转动，由于趾主动轮37的半径是趾轴齿轮36半径的四倍，并联脚趾3与趾轴30同步高频、快速转动；电机A15带动踝动力轴12转动，踝主动轮13带动踝轴齿传11转动，进而带动踝轴10、装设于踝轴10上的机械小腿1高频、快速转动。

Claims (1)

1.仿人机器人两自由度混联高频机械足，其特征在于：包括跗骨板(2)、并联脚趾(3)、连接所述跗骨板(2)与所述并联脚趾(3)的趾关节、连接所述跗骨板(2)与机械小腿(1)的踝关节；所述趾关节包括装设于所述跗骨板(2)上的趾轴(30)，装设于所述趾轴(30)上的趾轴齿轮(36)，装设于所述跗骨板(2)上平行于所述趾轴(30)的趾动力轴(38)，装设于所述趾动力轴(38)上与所述趾轴齿传(36)相啮合的趾主动轮(37)，装设于所述跗骨板(2)上的电机架B(39)，装设于所述电机架B(39)上的电机B(310)；所述电机B(310)的输出轴与所述趾动力轴(38)的一端相连；所述趾轴(30)可在所述跗骨板(2)上转动；所述并联脚趾(3)包括依次装设于所述趾轴(30)上的大拇趾(31)、二拇趾(32)、三拇趾(33)、四拇趾(34)和小拇趾(35)；所述踝关节包括装设于所述跗骨板(2)上的踝轴(10)，平行于所述踝轴(10)装设于所述跗骨板(2)上的踝动力轴(12)，装设于所述踝动力轴(12)上的踝主动轮(13)，装设于所述踝轴(10)上与所述踝主动轮(13)相啮合传动的踝轴齿轮(11)，装设于所述跗骨板(2)上的电机架A(14)，装设于所述电机架A(14)上的电机A(15)；所述电机A(15)的输出轴与所述踝动力轴(12)的输出轴相连；所述踝轴(10)上装设有所述机械小腿(1)；所述趾主动轮(37)的半径为所述趾轴齿轮(36)半径的四倍；所述踝主动轮(13)的半径为所述踝轴齿轮(11)半径的四倍。
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