CN105752190A - 抗冲击串联四自由度仿人机械足 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗冲击串联四自由度仿人机械足，属于仿人机器人领域。它包括脚底板、装设于所示脚底板上的弓形骨架、跗骨板、装设于跗骨板中部的跖骨杆、通过脚趾轴与跖骨杆左端相连的脚趾、通过跗跖轴装设于跖骨杆右端的跗骨杆、连接跗骨杆与机械小腿的踝关节动力装置；脚趾轴与电机A的输出轴相连，跗跖轴与电机B的输出轴相连；弓形骨架与脚底板之间由中部向外侧依次装设有长橡胶柱和短橡胶柱；长橡胶柱和短橡胶柱的上部与弓形骨架的下底面留有一定的间隙；踝关节动力装置包括踝轴A、踝轴B、法兰盘、电机C和螺钉。本发明是一种结构合理、具有四个运动自由度和抗冲击功能、串联模式的仿人机器人足。

Description

抗冲击串联四自由度仿人机械足
技术领域
本发明主要涉及仿人机器人领域，特指一种抗冲击串联四自由度仿人机械足。
背景技术
从仿生学的角度来讲，仿人机器人具有适应环境能力强、动作灵活等优点，具有更加广阔的发展前景。仿人机器人要实现高度的灵活性，模拟人类更为复杂的动作和姿态，稳定行走是关键，即机械足的结构设计尤为重要。现有技术的机器人在行走过程中，常因地面不平受到一定的冲击力，严重影响了材料的使用寿命。因此，设计一种能够抵抗外界冲击力的多自由度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、具有四个运动自由度和抗冲击功能、串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：一种抗冲击串联四自由度仿人机械足，它包括脚底板、装设于所示脚底板上的弓形骨架、装设于所述弓形骨架上的跗骨板、装设于所述跗骨板中部的跖骨杆、通过脚趾轴与所述跖骨杆左端相连的脚趾、通过跗跖轴装设于所述跖骨杆右端的跗骨杆、连接所述跗骨杆与所述机械小腿的踝关节动力装置。
所述跖骨板的顶部装设有脚背板；所述脚趾轴与电机A的输出轴相连，所述跗跖轴与电机B的输出轴相连；所述弓形骨架与所述脚底板之间由中部向外侧依次装设有长橡胶柱和短橡胶柱；所述长橡胶柱和所述短橡胶柱的上部与所述弓形骨架的下底面留有一定的间隙。
所述踝关节动力装置包括踝轴A、垂直于所述踝轴A装设的踝轴B、装设有所述踝轴B下端的法兰盘、装设于所示法兰盘上的电机C、连接机械小腿与所述法兰盘的螺钉；所述脚趾轴与所述跗跖轴、所述踝轴A平行，所述踝轴A垂直穿过所述踝轴B；所述脚趾可相对于所述跖骨杆的左端转动，所述跖骨杆可相对于所述跗骨杆的左端转动，所述跗骨杆可相对于踝轴A转动。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明的抗冲击串联四自由度仿人机械足，设有弓形骨架和脚底板，来到地面的冲击能量可通过弓形骨架的变形被长橡胶柱和短橡胶柱所吸收，实现抗冲击性能。
(2)本发明的抗冲击串联四自由度仿人机械足，还设有三个转动自由度和一个旋转自由度，实现了人足相对于小腿的运动姿态模拟。由此可知，本发明结构简单合理、具有四个运动自由度和抗冲击功能，且实现了抗冲击性能和人足运动姿态的详细模拟。
附图说明
图1是本发明的抗冲击串联四自由度仿人机械足的结构剖视图。
图中，1—脚趾；2—跖骨杆；3—跗骨杆；4—机械小腿；5—跖骨板；6—脚背板；7—弓形骨架；8—脚底板；10—脚趾轴；11—电机A；20—跗跖轴；21—电机B；30—踝轴A；31—踝轴B；32—法兰盘；33—螺钉；34—电机C；90—长橡胶柱；91—短橡胶柱。
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，本发明的抗冲击串联四自由度仿人机械足，包括脚底板8、装设于所示脚底板8上的弓形骨架7、装设于弓形骨架7上的跗骨板5、装设于跗骨板5中部的跖骨杆2、通过脚趾轴10与跖骨杆2左端相连的脚趾1、通过跗跖轴20装设于跖骨杆2右端的跗骨杆3、连接跗骨杆3与机械小腿4的踝关节动力装置。
参见图1所示，跖骨板5的顶部装设有脚背板6；脚趾轴10与电机A11的输出轴相连，跗跖轴20与电机B21的输出轴相连；弓形骨架7与脚底板8之间由中部向外侧依次装设有长橡胶柱90和短橡胶柱91；长橡胶柱90和短橡胶柱91的上部与弓形骨架7的下底面留有一定的间隙；踝关节动力装置包括踝轴A30、垂直于踝轴A30装设的踝轴B31、装设有踝轴B31下端的法兰盘32、装设于所示法兰盘32上的电机C34、连接机械小腿4与法兰盘32的螺钉33；脚趾轴10与跗跖轴20、踝轴A30平行，踝轴A30垂直穿过踝轴B31；脚趾1可相对于跖骨杆2的左端转动，跖骨杆2可相对于跗骨杆3的左端转动，跗骨杆3可相对于踝轴A30转动。
工作原理：电机A11带动脚趾1绕跖骨杆2转动；电机B21带动跖骨杆2绕跗骨杆3转动；电机C34带动踝轴B31使得机械小腿4绕自身轴线转动；机械小腿4可绕踝轴A30相对于跗骨杆3转动；弓形骨架7发生变形时，长橡胶柱90和短橡胶柱91发生压缩，吸收来自地面的冲击能量。

Claims (1)

1.抗冲击串联四自由度仿人机械足，其特征在于：包括脚底板(8)、装设于所示脚底板(8)上的弓形骨架(7)、装设于所述弓形骨架(7)上的跗骨板(5)、装设于所述跗骨板(5)中部的跖骨杆(2)、通过脚趾轴(10)与所述跖骨杆(2)左端相连的脚趾(1)、通过跗跖轴(20)装设于所述跖骨杆(2)右端的跗骨杆(3)、连接所述跗骨杆(3)与所述机械小腿(4)的踝关节动力装置；所述跖骨板(5)的顶部装设有脚背板(6)；所述脚趾轴(10)与电机A(11)的输出轴相连，所述跗跖轴(20)与电机B(21)的输出轴相连；所述弓形骨架(7)与所述脚底板(8)之间由中部向外侧依次装设有长橡胶柱(90)和短橡胶柱(91)；所述长橡胶柱(90)和所述短橡胶柱(91)的上部与所述弓形骨架(7)的下底面留有一定的间隙；所述踝关节动力装置包括踝轴A(30)、垂直于所述踝轴A(30)装设的踝轴B(31)、装设有所述踝轴B(31)下端的法兰盘(32)、装设于所示法兰盘(32)上的电机C(34)、连接机械小腿(4)与所述法兰盘(32)的螺钉(33)；所述脚趾轴(10)与所述跗跖轴(20)、所述踝轴A(30)平行，所述踝轴A(30)垂直穿过所述踝轴B(31)；所述脚趾(1)可相对于所述跖骨杆(2)的左端转动，所述跖骨杆(2)可相对于所述跗骨杆(3)的左端转动，所述跗骨杆(3)可相对于踝轴A(30)转动。
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