CN105620577B - 混联抗冲击仿人三自由度机械足 - Google Patents

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班书昊
蒋学东
何云松
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    • 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

本发明公开了一种混联抗冲击仿人三自由度机械足，属于仿人机器人领域。它包括机械小腿、脚底板、与机械小腿下端相铰连的跗骨架、与跗骨架相铰连的跖骨架、与跖骨架相铰连的并联脚趾；跗骨架为由跗骨杆A、跗骨杆B和跗骨杆C组成的三角形架；跖骨架为由跖骨杆A、跖骨杆B和跖骨杆C组成的三角形架；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；机械小腿与跗骨杆B之间装设有扭转弹簧A，跗骨杆A与跖骨杆B之间装设有扭转弹簧B，并联脚趾与跖骨杆A之间装设有扭转弹簧C。本发明是一种结构合理、具有三个运动自由度和抗冲击性能、混联模式的仿人机器足。

Description

混联抗冲击仿人三自由度机械足
技术领域
本发明主要涉及仿人机器人领域，特指一种混联抗冲击仿人三自由度机械足。
背景技术
随着科技的进步和新材料的研发，智能领域中的仿人机器人显示出无比的活力。相比传统的机器人，仿人机器人与人类最为接近。在仿人机器人的机械结构中，机械足的设计异常重要，它不仅关系着整个机器人在行走过程中的平衡性能，而且决定着拟人动作的逼真性。现有仿人机器人的机械足实现了行走，但仍具有一定的缺点：运动自由度较少和抗外力冲击能力较弱。因此，设计一种具有三个运动自由度、抗冲击力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合理、具有三个运动自由度和抗冲击性能、混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：一种混联抗冲击仿人三自由度机械足，它包括机械小腿、脚底板、与所述机械小腿下端相铰连的跗骨架、与所述跗骨架相铰连的跖骨架、与所述跖骨架相铰连的并联脚趾。
所述跗骨架为由跗骨杆A、跗骨杆B和跗骨杆C组成的三角形架；所述跖骨架为由跖骨杆A、跖骨杆B和跖骨杆C组成的三角形架；所述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。
所述机械小腿与所述跗骨杆B之间装设有扭转弹簧A，所述跗骨杆A与所述跖骨杆B之间装设有扭转弹簧B，所述并联脚趾与所述跖骨杆A之间装设有扭转弹簧C。
所述脚底板与所述跖骨杆A之间装设有橡胶柱A和橡胶柱B，所述橡胶柱A与橡胶柱B高度相等；拉伸弹簧A和拉伸弹簧B分别装设于所述橡胶柱A和橡胶柱B的外侧；所述拉伸弹簧A和拉伸弹簧B的两端均分别连接所述跖骨杆A和所述脚底板，且始终处于受拉伸状态。
所述跖骨杆A包括第一跖骨杆A和第二跖骨杆A；所述第一跖骨杆A和第二跖骨杆A均装设于所述趾轴上，且位于所述并联脚趾的外侧。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明的混联抗冲击仿人三自由度机械足，设有跗骨架、跖骨架和并联脚趾，能够很好地模仿出人足行走时的运动姿态。
(2)本发明的混联抗冲击仿人三自由度机械足，还设有三个扭转弹簧和两个拉伸弹簧，以及两根橡胶柱，能够有效地吸收来自地面的冲击能量和运动过程中产生的振动能量。由此可知，本发明结构合理、具有三个运动自由度和抗冲击性能，借助混联模式实现了人足的运动姿态模拟和抗冲击性能模拟。
附图说明
图1是本发明的混联抗冲击仿人三自由度机械足的结构原理图。
图2是本发明的并联脚趾的结构示意图。
图中，1—机械小腿；2—扭转弹簧A；31—跗骨杆A；32—跗骨杆B；33—跗骨杆C；4—扭转弹簧B；51—跖骨杆A；52—跖骨杆B；53—跖骨杆C；6—扭转弹簧C；7—并联脚趾；70—趾轴；71—大拇趾；72—二拇趾；73—三拇趾；74—四拇趾；75—小拇趾；8—橡胶柱A；9—橡胶柱B；10—脚底板；11—拉伸弹簧A；12—拉伸弹簧B；511—第一跖骨杆A；512—第二跖骨杆A。
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，本发明的混联抗冲击仿人三自由度机械足，包括机械小腿1、脚底板10、与机械小腿1下端相铰连的跗骨架、与跗骨架相铰连的跖骨架、与跖骨架相铰连的并联脚趾7；跗骨架为由跗骨杆A31、跗骨杆B32和跗骨杆C33组成的三角形架；跖骨架为由跖骨杆A51、跖骨杆B52和跖骨杆C53组成的三角形架；并联脚趾7包括依次装设于趾轴70上的大拇趾71、二拇趾72、三拇趾73、四拇趾74和小拇趾75。
结合图1和图2，机械小腿1与跗骨杆B32之间装设有扭转弹簧A2，跗骨杆A31与跖骨杆B52之间装设有扭转弹簧B4，并联脚趾7与跖骨杆A51之间装设有扭转弹簧C6；脚底板10与跖骨杆A51之间装设有橡胶柱A8和橡胶柱B9，橡胶柱A8与橡胶柱B9高度相等；拉伸弹簧A11和拉伸弹簧B12分别装设于橡胶柱A8和橡胶柱B9的外侧；拉伸弹簧A11和拉伸弹簧B12的两端均分别连接跖骨杆A51和脚底板10，且始终处于受拉伸状态；跖骨杆A51包括第一跖骨杆A511和第二跖骨杆A512；第一跖骨杆A511和第二跖骨杆A512均装设于趾轴70上，且位于并联脚趾7的外侧。
工作原理：行走过程中，来自地面的冲击力使得橡胶柱A8和橡胶柱B9发生压缩变形，从而起到抗冲击效果；机械小腿1与跗骨架发生相对运动时，运动产生的冲击力被扭转弹簧A2所吸收；跗骨架与跖骨架发生相对运动时，冲击能量被扭转弹簧B4所吸收；并联脚趾7绕趾轴70运动时，冲击能量被扭转弹簧C6所吸收。

Claims (1)

1.混联抗冲击仿人三自由度机械足，其特征在于：包括机械小腿(1)、脚底板(10)、与所述机械小腿(1)下端相铰连的跗骨架、与所述跗骨架相铰连的跖骨架、与所述跖骨架相铰连的并联脚趾(7)；所述跗骨架为由跗骨杆A(31)、跗骨杆B(32)和跗骨杆C(33)组成的三角形架；所述跖骨架为由跖骨杆A(51)、跖骨杆B(52)和跖骨杆C(53)组成的三角形架；所述并联脚趾(7)包括依次装设于趾轴(70)上的大拇趾(71)、二拇趾(72)、三拇趾(73)、四拇趾(74)和小拇趾(75)；所述机械小腿(1)与所述跗骨杆B(32)之间装设有扭转弹簧A(2)，所述跗骨杆A(31)与所述跖骨杆B(52)之间装设有扭转弹簧B(4)，所述并联脚趾(7)与所述跖骨杆A(51)之间装设有扭转弹簧C(6)；所述脚底板(10)与所述跖骨杆A(51)之间装设有橡胶柱A(8)和橡胶柱B(9)，所述橡胶柱A(8)与橡胶柱B(9)高度相等；拉伸弹簧A(11)和拉伸弹簧B(12)分别装设于所述橡胶柱A(8)和橡胶柱B(9)的外侧；所述拉伸弹簧A(11)和拉伸弹簧B(12)的两端均分别连接所述跖骨杆A(51)和所述脚底板(10)，且始终处于受拉伸状态；所述跖骨杆A(51)包括第一跖骨杆A(511)和第二跖骨杆A(512)；所述第一跖骨杆A(511)和第二跖骨杆A(512)均装设于所述趾轴(70)上，且位于所述并联脚趾(7)的外侧。
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