CN105620576A - 三自由度并联减振仿人机械足 - Google Patents

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CN105620576A CN201610091853.XA CN201610091853A CN105620576A CN 105620576 A CN105620576 A CN 105620576A CN 201610091853 A CN201610091853 A CN 201610091853A CN 105620576 A CN105620576 A CN 105620576A
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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
    • 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

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Abstract

本发明公开了三自由度并联减振仿人机械足，属于仿人机器人领域。它包括跗骨板、跖骨板、脚趾轴、大拇趾、二拇趾、三拇趾、四拇趾、小拇趾、踝关节轴、跗骨铰链A、跗骨铰链B、小腿弹簧A、小腿弹簧B、扭转弹簧A、扭转弹簧B、脚趾弹簧、脚趾铰链A和脚趾铰链B；小腿弹簧A和小腿弹簧B的两端均分别装设于机械小腿、跗骨板上；扭转弹簧A和扭转弹簧B的两端均分别与跖骨板、跗骨板相连；脚趾弹簧的两端分别连接跖骨板、脚趾轴；脚趾轴通过脚趾铰链A和脚趾铰链B装设于跖骨板上。本发明是一种结构合理、具有运动减振功能、并联模式的三自由度的仿人机器人足。

Description

三自由度并联减振仿人机械足
技术领域
本发明主要涉及仿人机器人领域，特指一种三自由度并联减振仿人机械足。
背景技术
在智能机器人领域，仿人机器人的研究尤其受到普遍的关注，逐渐成为该领域的研究热点之一。相比传统的机器人，仿人机器人的设计目的是更好地模拟人类的各种动作和运动姿态，因此它比传统的机器人设计要求更高。尤其是机械足的设计，不仅要真实地模拟人足行走，而言还要针对凸凹不平的地面具有减振吸能功能。因此，设计一种具有三个运动自由度、能够减振吸能的仿人机械足意义重大。
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、具有运动减振功能、并联模式的三自由度的仿人机器人足。
为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种三自由度并联减振仿人机械足，它包括跗骨板、跖骨板、脚趾轴、装设于所述脚趾轴上的大拇趾、二拇趾、三拇趾、四拇趾和小拇趾，还包括踝关节轴、跗骨铰链A、跗骨铰链B、小腿弹簧A、小腿弹簧B、扭转弹簧A、扭转弹簧B、脚趾弹簧、脚趾铰链A和脚趾铰链B。
所述踝关节轴可相对于所述跗骨板转动，机械小腿装设于所述踝关节轴上；所述小腿弹簧A和所述小腿弹簧B分别装设于所述机械小腿的两侧；所述小腿弹簧A和所述小腿弹簧B的两端均分别装设于所述机械小腿、所述跗骨板上；所述跖骨板通过所述跗骨铰链A和所述跗骨铰链B与所述跗骨板相连。
所述扭转弹簧A和所述扭转弹簧B的两端均分别与所述跖骨板、所述跗骨板相连；所述脚趾弹簧的两端分别连接所述跖骨板、所述脚趾轴；所述脚趾轴通过所述脚趾铰链A和所述脚趾铰链B装设于所述跖骨板上；所述小腿弹簧A和小腿弹簧B处于零变形状态时，所述机械小腿垂直于所示跗骨板。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明的三自由度并联减振仿人机械足，设有小腿弹簧A和小腿弹簧B，以及扭转弹簧A和扭转弹簧B，能够有效对机械足行走过程中遇到的机械能进行吸收和减振。
(2)本发明的三自由度并联减振仿人机械足，还设有跗骨铰链A和跗骨铰链B，以及踝关节轴和脚趾轴，使得本发明的机械足具有三个运动自由度。由此可知，本发明结构合理、具有运动减振功能和三个运动自由度，有效模拟人足的运动姿态和减振属性。
附图说明
图1是本发明的三自由度并联减振仿人机械足的结构原理示意图。
图中，1—机械小腿；2—跗骨板；3—跖骨板；4—脚趾轴；41—大拇趾；42—二拇趾；43—三拇趾；44—四拇趾；45—小拇趾；50—脚趾铰链A；51—脚趾铰链B；52—脚趾弹簧；60—跗骨铰链A；61—跗骨铰链B；62—扭转弹簧A；63—扭转弹簧B；70—踝关节轴；71—小腿弹簧A；72—小腿弹簧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。
参见图1所示，本发明的三自由度并联减振仿人机械足，包括跗骨板2、跖骨板3、脚趾轴4、装设于脚趾轴4上的大拇趾41、二拇趾42、三拇趾43、四拇趾44和小拇趾45，还包括踝关节轴70、跗骨铰链A60、跗骨铰链B61、小腿弹簧A71、小腿弹簧B72、扭转弹簧A62、扭转弹簧B63、脚趾弹簧52、脚趾铰链A50和脚趾铰链B51。
参见图1所示，踝关节轴70可相对于跗骨板2转动，机械小腿1装设于踝关节轴70上；小腿弹簧A71和小腿弹簧B72分别装设于机械小腿1的两侧；小腿弹簧A71和小腿弹簧B72的两端均分别装设于机械小腿1、跗骨板2上。
参见图1所示，跖骨板3通过跗骨铰链A60和跗骨铰链B61与跗骨板2相连；扭转弹簧A62和扭转弹簧B63的两端均分别与跖骨板3、跗骨板2相连；脚趾弹簧52的两端分别连接跖骨板3、脚趾轴4；脚趾轴4通过脚趾铰链A5和脚趾铰链B51装设于跖骨板3上；小腿弹簧A71和小腿弹簧B72处于零变形状态时，机械小腿1垂直于所示跗骨板2。
工作原理：机械小腿1绕踝关节轴70转动，实现运动第一自由度，相应的运动机械能被小腿弹簧A71和小腿弹簧B72所吸收；跖骨板3借助跗骨铰链A60和跗骨铰链B61绕跗骨板2转动，实现运动第二自由度，相应的运动机械能被扭转弹簧A62和扭转弹簧B63所吸收；五个拇趾同步绕脚趾轴4转动，相应的振动能量被脚趾弹簧52吸收。

Claims (1)

1.三自由度并联减振仿人机械足，其特征在于：包括跗骨板(2)、跖骨板(3)、脚趾轴(4)、装设于所述脚趾轴(4)上的大拇趾(41)、二拇趾(42)、三拇趾(43)、四拇趾(44)和小拇趾(45)，还包括踝关节轴(70)、跗骨铰链A(60)、跗骨铰链B(61)、小腿弹簧A(71)、小腿弹簧B(72)、扭转弹簧A(62)、扭转弹簧B(63)、脚趾弹簧(52)、脚趾铰链A(50)和脚趾铰链B(51)；所述踝关节轴(70)可相对于所述跗骨板(2)转动，机械小腿(1)装设于所述踝关节轴(70)上；所述小腿弹簧A(71)和所述小腿弹簧B(72)分别装设于所述机械小腿(1)的两侧；所述小腿弹簧A(71)和所述小腿弹簧B(72)的两端均分别装设于所述机械小腿(1)、所述跗骨板(2)上；所述跖骨板(3)通过所述跗骨铰链A(60)和所述跗骨铰链B(61)与所述跗骨板(2)相连；所述扭转弹簧A(62)和所述扭转弹簧B(63)的两端均分别与所述跖骨板(3)、所述跗骨板(2)相连；所述脚趾弹簧(52)的两端分别连接所述跖骨板(3)、所述脚趾轴(4)；所述脚趾轴(4)通过所述脚趾铰链A(5)和所述脚趾铰链B(51)装设于所述跖骨板(3)上；所述小腿弹簧A(71)和小腿弹簧B(72)处于零变形状态时，所述机械小腿(1)垂直于所示跗骨板(2)。
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