CN105620581A - 混联高频仿人三自由度机械足 - Google Patents

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李晓艳
班书昊
蒋学东
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

本发明公开了一种混联高频仿人三自由度机械足，属于仿人机器足领域。它包括机械小腿、踝动力装置、跗骨板、跗动力装置、跖骨板、跖动力装置和并联脚趾；机械小腿装设于踝齿轮轴上；踝动力装置包括踝动力轴、踝主动轮、踝齿轮轴、U型架A和电机A；跗动力装置包括跗骨齿轮轴、跗动力轴、跗骨主动轮、U型架B和电机B；跖骨板与跗骨齿轮轴相固定，跗骨齿轮轴可相对于跗骨板自由转动；跖动力装置包括趾动力轴、跖骨主动轮、跖齿轮轴、U型架C和电机C；跖齿轮轴上装设有并联脚趾；并联脚趾包括大拇趾、二拇趾、三拇趾、四拇趾和小拇趾。本发明是一种结构简单、具有高频运动响应特征、三自由度混联模式的仿人机器人足。

Description

混联高频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，特指一种混联高频仿人三自由度机械足。
背景技术
机器人的研究，尤其是仿人机器人的研究已经成为智能机器人领域中最为活跃的热点之一。为了更好地模拟人类的各类动作，仿人机器人必须具有较多自由度的机械足，以实现机器人行走时的细微模拟。现有的仿人机器足结构简单，自由度较少，难以真正模拟人足；同时由于现有的机械足行走速度较慢，无法模拟人类的快速行走。因此，设计一种多自由度、快速行走的仿人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、具有高频运动响应特征、三自由度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：一种混联高频仿人三自由度机械足，它包括机械小腿、踝动力装置、跗骨板、跗动力装置、跖骨板、跖动力装置和并联脚趾。
所述机械小腿装设于踝齿轮轴上；所述踝动力装置包括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、平行于所述踝动力轴装设于所述跗骨板上的所述踝齿轮轴、装设于U型架A上的电机A；所述电机A的输出轴与所述踝动力轴的一端相连；所述踝齿轮轴与所述踝主动轮相啮合传动。
所述跗动力装置包括跗骨齿轮轴、平行于所述跗骨齿轮轴装设于所述跗骨板上的跗动力轴、装设于所述跗动力轴上的跗骨主动轮、装设于U型架B上的电机B；所述电机B的输出轴与所述跗动力轴的一端相连；所述跗骨齿轮轴与所述跗骨主动轮相啮合传动；所述跖骨板与所述跗骨齿轮轴相固定，所述跗骨齿轮轴可相对于所述跗骨板自由转动。
所述跖动力装置包括通过轴承装设于所述跖骨板上的趾动力轴、装设于所述趾动力轴上的跖骨主动轮、与所述跖骨主动轮相啮合的跖齿轮轴、装设于U型架C上的电机C；所述电机C的输出轴与所述趾动力轴的一端相连；所述跖齿轮轴上装设有所述并联脚趾；所述并联脚趾包括大拇趾、二拇趾、三拇趾、四拇趾和小拇趾。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明的混联高频仿人三自由度机械足，设有踝动力装置、跗动力装置和跖动力装置，实现了跗骨板、并联脚趾、跖骨板以及机械小腿之间的三个自由度的相对运动，有效模仿了人足的运动细节。
(2)本发明的混联高频仿人三自由度机械足，还设有多个主动轮和齿轮轴，通过齿轮传递，实现了增速高频运动特性。由此可知，本发明结构简单、具有高频运动响应特征和三个运动自由度，实现了人足的运动姿态有效模仿。
附图说明
图1是本发明的混联高频仿人三自由度机械足的结构示意图。
图2是本发明的混联高频仿人三自由度机械足的结构剖视图。
图中，1—机械小腿；10—踝齿轮轴；11—踝动力轴；12—踝主动轮；13—U型架A；14—电机A；2—跗骨板；20—跗骨齿轮轴；21—跗动力轴；22—跗骨主动轮；23—U型架B；24—电机B；3—跖骨板；30—跖齿轮轴；31—跖动力轴；32—跖骨主动轮；33—U型架C；34—电机C；4—并联脚趾；41—大拇趾；42—二拇趾；43—三拇趾；44—四拇趾；45—小拇趾。
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，本发明的混联高频仿人三自由度机械足，包括机械小腿1、踝动力装置、跗骨板2、跗动力装置、跖骨板3、跖动力装置和并联脚趾4；机械小腿1装设于踝齿轮轴10上。
结合图1和图2，踝动力装置包括装设于跗骨板2上的踝动力轴11、装设于踝动力轴11上的踝主动轮12、平行于踝动力轴11装设于跗骨板2上的踝齿轮轴10、装设于U型架A13上的电机A14；电机A14的输出轴与踝动力轴11的一端相连；踝齿轮轴10与踝主动轮12相啮合传动。
结合图1和图2，跗动力装置包括跗骨齿轮轴20、平行于跗骨齿轮轴20装设于跗骨板2上的跗动力轴21、装设于跗动力轴21上的跗骨主动轮22、装设于U型架B23上的电机B24；电机B24的输出轴与跗动力轴21的一端相连；跗骨齿轮轴20与跗骨主动轮22相啮合传动；跖骨板3与跗骨齿轮轴20相固定，跗骨齿轮轴20可相对于跗骨板2自由转动。
结合图1和图2，跖动力装置包括通过轴承装设于跖骨板3上的趾动力轴31、装设于趾动力轴31上的跖骨主动轮32、与跖骨主动轮32相啮合的跖齿轮轴30、装设于U型架C33上的电机C34；电机C34的输出轴与趾动力轴31的一端相连；跖齿轮轴30上装设有并联脚趾4。
结合图1和图2，并联脚趾包括大拇趾41、二拇趾42、三拇趾43、四拇趾44和小拇趾45。
工作原理：电机A14带动踝动力轴11转动，进而通过踝主动轮12带动踝齿轮轴10转动，实现机械小腿1与跗骨板2之间的快速相对运动；电机B24带动跗动力轴21转动，进而带动跗骨齿轮轴20快速转动，实现跗骨板2与跖骨板3之间的相对快速转动；电机C34带动跖动力轴31转动，并通过跖骨主动轮32带动趾齿轮轴30转动，实现并联脚趾4与跖骨板3之间的相对快速运动。

Claims (1)

1.混联高频仿人三自由度机械足，其特征在于：包括机械小腿(1)、踝动力装置、跗骨板(2)、跗动力装置、跖骨板(3)、跖动力装置和并联脚趾(4)；所述机械小腿(1)装设于踝齿轮轴(10)上；所述踝动力装置包括装设于所述跗骨板(2)上的踝动力轴(11)、装设于所述踝动力轴(11)上的踝主动轮(12)、平行于所述踝动力轴(11)装设于所述跗骨板(2)上的所述踝齿轮轴(10)、装设于U型架A(13)上的电机A(14)；所述电机A(14)的输出轴与所述踝动力轴(11)的一端相连；所述踝齿轮轴(10)与所述踝主动轮(12)相啮合传动；所述跗动力装置包括跗骨齿轮轴(20)、平行于所述跗骨齿轮轴(20)装设于所述跗骨板(2)上的跗动力轴(21)、装设于所述跗动力轴(21)上的跗骨主动轮(22)、装设于U型架B(23)上的电机B(24)；所述电机B(24)的输出轴与所述跗动力轴(21)的一端相连；所述跗骨齿轮轴(20)与所述跗骨主动轮(22)相啮合传动；所述跖骨板(3)与所述跗骨齿轮轴(20)相固定，所述跗骨齿轮轴(20)可相对于所述跗骨板(2)自由转动；所述跖动力装置包括通过轴承装设于所述跖骨板(3)上的趾动力轴(31)、装设于所述趾动力轴(31)上的跖骨主动轮(32)、与所述跖骨主动轮(32)相啮合的跖齿轮轴(30)、装设于U型架C(33)上的电机C(34)；所述电机C(34)的输出轴与所述趾动力轴(31)的一端相连；所述跖齿轮轴(30)上装设有所述并联脚趾(4)；所述并联脚趾包括大拇趾(41)、二拇趾(42)、三拇趾(43)、四拇趾(44)和小拇趾(45)。
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