CN105620578A - 抗冲击四自由度并联仿人机械足 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗冲击四自由度并联仿人机械足，属于仿人机器人领域。它包括机械小腿、正交踝关节轴、跗骨杆、通过跗跖铰链装设于跗骨杆左端的跖骨杆、通过跖趾铰链装设于跖骨杆上的脚趾、装设于跖骨板底部的弓形脚底板、脚背面、两端分别与脚背面和跖骨杆4相连的橡胶支柱；正交关节轴包括主轴架、踝主轴A、踝主轴B、螺栓和电机；脚趾与跖骨杆之间装设有脚趾弹簧，脚背面与跖骨杆之间装设有跖骨上弹簧A和跖骨上弹簧B，脚背面的右端采用跗骨弹簧与跗骨杆相连；弓形脚底板的左右两端分别通过跖骨下弹簧A、跖骨下弹簧B与跖骨杆相连。本发明是一种结构合理、运行平稳、具有四个自由度和抗冲击功能、并联模式的仿人机器人足。

Description

抗冲击四自由度并联仿人机械足
技术领域
本发明主要涉及仿人机器人领域，特指一种抗冲击四自由度并联仿人机械足。
背景技术
在智能研究领域，机器人的研究已经成为热点之一，尤其是仿人机器人的研究。从生物学的角度而言，仿人机械足需要具有四个自由度以上，才能较好地模拟人足的运动特征。现有技术的机械足虽然实现了行走过程，但由于运动自由度较少，难以模拟人足的细致动作，无法实现人足的冲击力吸能过程。因此，设计一种具有四个自由度、并自动吸收冲击能量的机械足具有重要的价值。
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、运行平稳、具有四个自由度和抗冲击功能、并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：一种抗冲击四自由度并联仿人机械足，它包括机械小腿、正交踝关节轴、跗骨杆、通过跗跖铰链装设于所述跗骨杆左端的跖骨杆、通过跖趾铰链装设于所述跖骨杆上的脚趾、装设于所述跖骨板底部的弓形脚底板、脚背面、两端分别与所述脚背面和所述跖骨杆4相连的橡胶支柱。
所述正交关节轴包括主轴架、踝主轴A、踝主轴B、螺栓和电机；所述踝主轴A垂直通过所述踝主轴B，所述踝主轴B的两端分别通过两轴承装设于所述机械小腿和所述主轴架上；所述螺栓的两端分别连接所述机械小腿和所述主轴架，所述电机装设于所述主轴架上，其输出轴与所述踝主轴B的下端相连。
所述脚趾与所述跖骨杆之间装设有脚趾弹簧，所述脚背面与所述跖骨杆之间装设有跖骨上弹簧A和跖骨上弹簧B，所述弓形脚底板为上凸形弹性金属板，所述橡胶支柱位于所述跖骨上弹簧A与所述跖骨上弹簧B之间；所述脚背面的右端采用跗骨弹簧与所述跗骨杆相连；所述弓形脚底板的左右两端分别通过跖骨下弹簧A、跖骨下弹簧B与所述跖骨杆相连。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明的抗冲击四自由度并联仿人机械足，具有四个运动自由度，能够高度模仿人足行走过程中的运动姿态和运动细节。
(2)本发明的抗冲击四自由度并联仿人机械足，还设有多个弹簧，足部部件相对运动时产生的冲击能量可以被弹簧充分吸收，从而延长了整体寿命。由此可知，本发明结构简单合理、运行平稳、具有四个自由度和抗冲击功能、能够高度模仿人足行走过程中的运动姿态和抗冲击特征。
附图说明
图1是本发明的抗冲击四自由度并联仿人机械足的结构原理图。
图中，1—机械小腿；20—踝主轴A；21—踝主轴B；22—螺栓；23—主轴架；24—轴承；25—电机；3—跗骨杆；30—跗跖铰链；31—跗骨弹簧；4—跖骨杆；40—跖趾铰链；41—跖骨上弹簧A；42—跖骨下弹簧A；43—跖骨上弹簧B；44—跖骨下弹簧B；5—脚趾；51—脚趾弹簧；6—橡胶支柱；7—脚背面；8—弓形脚底板。
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，本发明的抗冲击四自由度并联仿人机械足，包括机械小腿1、正交踝关节轴、跗骨杆3、通过跗跖铰链30装设于跗骨杆3左端的跖骨杆4、通过跖趾铰链40装设于跖骨杆4上的脚趾5、装设于跖骨板4底部的弓形脚底板8、脚背面7、两端分别与脚背面7和跖骨杆4相连的橡胶支柱6。
参见图1所示，正交关节轴包括主轴架23、踝主轴A20、踝主轴B21、螺栓22和电机25；踝主轴A20垂直通过踝主轴B21，踝主轴B21的两端分别通过两轴承24装设于机械小腿1和主轴架23上；螺栓22的两端分别连接机械小腿1和主轴架23，电机25装设于主轴架23上，其输出轴与踝主轴B21的下端相连。
参见图1所示，脚趾5与跖骨杆4之间装设有脚趾弹簧51，脚背面7与跖骨杆4之间装设有跖骨上弹簧A41和跖骨上弹簧B43，弓形脚底板8为上凸形弹性金属板，橡胶支柱6位于跖骨上弹簧A41与跖骨上弹簧B43之间；脚背面7的右端采用跗骨弹簧31与跗骨杆3相连；弓形脚底板8的左右两端分别通过跖骨下弹簧A42、跖骨下弹簧B44与跖骨杆4相连。
工作原理：脚趾5可绕跖趾铰链40转动，实现第一自由度运动；跖骨杆4可绕跗跖铰链30转动，实现第二自由度运动；跗骨杆3可绕踝主轴A20转动，实现第三自由度运动；电机25带动踝主轴B21转动，进而带动踝主轴A20和跗骨杆3绕机械小腿1的轴线旋转，实现第四自由度运动。

Claims (1)

1.抗冲击四自由度并联仿人机械足，其特征在于：包括机械小腿(1)、正交踝关节轴、跗骨杆(3)、通过跗跖铰链(30)装设于所述跗骨杆(3)左端的跖骨杆(4)、通过跖趾铰链(40)装设于所述跖骨杆(4)上的脚趾(5)、装设于所述跖骨板(4)底部的弓形脚底板(8)、脚背面(7)、两端分别与所述脚背面(7)和所述跖骨杆(4)相连的橡胶支柱(6)；所述正交关节轴包括主轴架(23)、踝主轴A(20)、踝主轴B(21)、螺栓(22)和电机(25)；所述踝主轴A(20)垂直通过所述踝主轴B(21)，所述踝主轴B(21)的两端分别通过两轴承(24)装设于所述机械小腿(1)和所述主轴架(23)上；所述螺栓(22)的两端分别连接所述机械小腿(1)和所述主轴架(23)，所述电机(25)装设于所述主轴架(23)上，其输出轴与所述踝主轴B(21)的下端相连；所述脚趾(5)与所述跖骨杆(4)之间装设有脚趾弹簧(51)，所述脚背面(7)与所述跖骨杆(4)之间装设有跖骨上弹簧A(41)和跖骨上弹簧B(43)，所述弓形脚底板(8)为上凸形弹性金属板，所述橡胶支柱(6)位于所述跖骨上弹簧A(41)与所述跖骨上弹簧B(43)之间；所述脚背面(7)的右端采用跗骨弹簧(31)与所述跗骨杆(3)相连；所述弓形脚底板(8)的左右两端分别通过跖骨下弹簧A(42)、跖骨下弹簧B(44)与所述跖骨杆(4)相连。
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