CN105752191B

CN105752191B - 仿人机器人四自由度混联高频机械足

Info

Publication number: CN105752191B
Application number: CN201610093929.2A
Authority: CN
Inventors: 李晓艳; 班书昊; 蒋学东; 何云松; 席仁强; 谭邹卿
Original assignee: Changzhou University
Current assignee: Shanghai Weihang Equipment Technology Co ltd
Priority date: 2016-02-19
Filing date: 2016-02-19
Publication date: 2018-06-29
Anticipated expiration: 2036-02-19
Also published as: CN105752191A

Abstract

本发明公开了一种仿人机器人四自由度混联高频机械足，属于仿人机器人领域。它包括机械小腿、跗骨架、跖骨架、并联脚趾、踝关节、跗跖关节和跖趾关节；机械小腿通过踝关节装设于跗骨架的右端，跗骨架的左端通过跗跖关节与跖骨架的右端相连，跖骨架的左端通过跖趾关节与并联脚趾相连；并联脚趾包括大拇趾、二拇趾、三拇趾、四拇趾和小拇趾，跖趾关节包括脚趾大齿轮轴、脚趾小齿轮轴、电机D架和电机D，跗跖关节包括跖骨小齿轮轴、跖骨大齿轮轴、电机C架和电机C，踝关节包括踝小齿轮轴、踝大齿轮轴、电机B、踝转轴、法兰盘和电机A。本发明是一种结构合理、具有四个运动自由度和高频运动特性、混联模式的仿人机器足。

Description

仿人机器人四自由度混联高频机械足

技术领域

本发明主要涉及仿人机器人领域，特指一种仿人机器人四自由度混联高频机械足。

背景技术

随着科技的发展和人类的进步，仿人机器人的研究得到了广泛的重视。相比传统的机器人相比，仿人机器人可以更好地模仿人类的动作，也更能适应人类日常生活环境。但由于机械足的运动自由度较少，动态响应频率低，无法实现人类的快速行走，从而失去了真正的仿人意义。为此，设计一种具有高频特性、四个运动自由度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、具有四个运动自由度和高频运动特性、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：一种仿人机器人四自由度混联高频机械足，它包括机械小腿、跗骨架、跖骨架、并联脚趾、踝关节、跗跖关节和跖趾关节；所述机械小腿通过所述踝关节装设于所述跗骨架的右端，所述跗骨架的左端通过所述跗跖关节与所述跖骨架的右端相连，所述跖骨架的左端通过所述跖趾关节与所述并联脚趾相连；所述并联脚趾包括依次装设于脚趾小齿轮轴上的大拇趾、二拇趾、三拇趾、四拇趾和小拇趾。

所述跖趾关节包括装设于所述跖骨架上的脚趾大齿轮轴和所述脚趾小齿轮轴、装设于电机D架上的电机D；所述脚趾大齿轮轴与所述脚趾小齿轮轴相啮合传动，实现增速过程；所述电机D架装设于所述跖骨架上，所述电机D的输出轴与所述脚趾大齿轮轴的一端相连。

所述跗跖关节包括装设于所述跖骨架上的跖骨小齿轮轴、装设于所述跗骨架上的跖骨大齿轮轴和电机C架、装设于电机C架上与所述跖骨大齿轮轴相连的电机C；所述跖骨小齿轮轴与所述跖骨大齿轮轴相啮合增速传动；所述跖骨小齿轮轴通过所述跗骨架，并与所述跖骨架相固结。

所述踝关节包括装设于所述跗骨架上的踝小齿轮轴和踝大齿轮轴、装设于所述跗骨架上与所述踝大齿轮轴一端相连的电机B、与所述踝小齿轮轴正交的踝转轴、装设于法兰盘上的电机A；所述踝小齿轮轴通过所述踝转轴，所述踝转轴两端通过两轴承分别装设于所述机械小腿和所述法兰盘上，所述电机A的输出轴与所述踝转轴的一端相连，所述法兰盘通过四根螺栓与所述机械小腿相固定；所述踝小齿轮轴和所述踝大齿轮轴相啮合增速传动。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

（1）本发明的仿人机器人四自由度混联高频机械足，设有并联脚趾、踝关节、跗跖关节和跖趾关节，具有四个运动自由度，实现了对人足运动姿态的详细模仿。

（2）本发明的仿人机器人四自由度混联高频机械足，具有增速效果，可以实现运动的高频快速响应。由此可知，本发明结构合理、具有四个运动自由度和高频运动特性、实现了对人足运动姿态和快速行走高频特征的详细模仿。

附图说明

图1是本发明的仿人机器人四自由度混联高频机械足的结构原理图。

图中，1—机械小腿；2—跗骨架；3—跖骨架；41—大拇趾；42—二拇趾；43—三拇趾；44—四拇趾；45—小拇趾；50—踝小齿轮轴；51—踝大齿轮轴；52—踝转轴；53—螺栓；54—法兰盘；55—电机A；56—轴承；57—电机B；60—跖骨小齿轮轴；61—跖骨大齿轮轴；62—电机C架；63—电机C；70—脚趾小齿轮轴；71—脚趾大齿轮轴；72—电机D架；73—电机D。

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，本发明的仿人机器人四自由度混联高频机械足，包括机械小腿1、跗骨架2、跖骨架3、并联脚趾、踝关节、跗跖关节和跖趾关节；机械小腿1通过踝关节装设于跗骨架2的右端，跗骨架2的左端通过跗跖关节与跖骨架3的右端相连，跖骨架3的左端通过跖趾关节与并联脚趾相连；并联脚趾包括依次装设于脚趾小齿轮轴70上的大拇趾41、二拇趾42、三拇趾43、四拇趾44和小拇趾45。

参见图1所示，跖趾关节包括装设于跖骨架3上的脚趾大齿轮轴71和脚趾小齿轮轴70、装设于电机D架72上的电机D73；脚趾大齿轮轴71与脚趾小齿轮轴70相啮合传动，实现增速过程；电机D架72装设于跖骨架3上，电机D73的输出轴与脚趾大齿轮轴71的一端相连。

参见图1所示，跗跖关节包括装设于跖骨架3上的跖骨小齿轮轴60、装设于跗骨架2上的跖骨大齿轮轴61和电机C架62、装设于电机C架62上与跖骨大齿轮轴61相连的电机C63；跖骨小齿轮轴60与跖骨大齿轮轴61相啮合增速传动；跖骨小齿轮轴60通过跗骨架2，并与跖骨架3相固结。

参见图1所示，踝关节包括装设于跗骨架2上的踝小齿轮轴50和踝大齿轮轴51、装设于跗骨架2上与踝大齿轮轴51一端相连的电机B57、与踝小齿轮轴50正交的踝转轴52、装设于法兰盘54上的电机A55；踝小齿轮轴50通过踝转轴52，踝转轴52两端通过两轴承分别装设于机械小腿1和法兰盘54上，电机A55的输出轴与踝转轴52的一端相连，法兰盘54通过四根螺栓53与机械小腿1相固定；踝小齿轮轴50和踝大齿轮轴51相啮合增速传动。

工作原理：电机D73带动脚趾大齿轮轴71转动，并通过脚趾小齿轮轴70带动并联脚趾快速转动；电机C63带动跖骨大齿轮轴61转动，并通过跖骨小齿轮轴60带动跖骨架3增速转动；电机B57带动踝大齿轮轴51转动，进而带动踝小齿轮轴50、踝转轴52和机械小腿1增速转动；电机A55带动踝转轴52转动，进而带动踝小齿轮轴50和跗骨架2绕机械小腿1的轴线扭转运动。

Claims

1.仿人机器人四自由度混联高频机械足，其特征在于：包括机械小腿（1）、跗骨架（2）、跖骨架（3）、并联脚趾、踝关节、跗跖关节和跖趾关节；所述机械小腿（1）通过所述踝关节装设于所述跗骨架（2）的右端，所述跗骨架（2）的左端通过所述跗跖关节与所述跖骨架（3）的右端相连，所述跖骨架（3）的左端通过所述跖趾关节与所述并联脚趾相连；所述并联脚趾包括依次装设于脚趾小齿轮轴（70）上的大拇趾（41）、二拇趾（42）、三拇趾（43）、四拇趾（44）和小拇趾（45）；所述跖趾关节包括装设于所述跖骨架（3）上的脚趾大齿轮轴（71）和所述脚趾小齿轮轴（70）、装设于电机D架（72）上的电机D（73）；所述脚趾大齿轮轴（71）与所述脚趾小齿轮轴（70）相啮合传动，实现增速过程；所述电机D架（72）装设于所述跖骨架（3）上，所述电机D（73）的输出轴与所述脚趾大齿轮轴（71）的一端相连；所述跗跖关节包括装设于所述跖骨架（3）上的跖骨小齿轮轴（60）、装设于所述跗骨架（2）上的跖骨大齿轮轴（61）和电机C架（62）、装设于电机C架（62）上与所述跖骨大齿轮轴（61）相连的电机C（63）；所述跖骨小齿轮轴（60）与所述跖骨大齿轮轴（61）相啮合增速传动；所述跖骨小齿轮轴（60）通过所述跗骨架（2），并与所述跖骨架（3）相固结；所述踝关节包括装设于所述跗骨架（2）上的踝小齿轮轴（50）和踝大齿轮轴（51）、装设于所述跗骨架（2）上与所述踝大齿轮轴（51）一端相连的电机B（57）、与所述踝小齿轮轴（50）正交的踝转轴（52）、装设于法兰盘（54）上的电机A（55）；所述踝小齿轮轴（50）通过所述踝转轴（52），所述踝转轴（52）两端通过两轴承分别装设于所述机械小腿（1）和所述法兰盘（54）上，所述电机A（55）的输出轴与所述踝转轴（52）的一端相连，所述法兰盘（54）通过四根螺栓（53）与所述机械小腿（1）相固定；所述踝小齿轮轴（50）和所述踝大齿轮轴（51）相啮合增速传动。