CN106737820A - 一种脚趾可动型机器人脚结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种脚趾可动型机器人脚结构，包括脚底板块，脚底板块前端通过若干万向联轴器连接有若干脚趾块，在脚底板块的后端通过摆动支座连接有起腿骨作用的立柱，立柱上安装有万向驱动器，万向驱动器的驱动端上固定有一个驱动板，若干脚趾块上一一对应连接有若干连接杆，连接杆的下端通过第二万向球头结构与脚趾块转动连接，连接杆上端通过第一万向球头结构与驱动板转动连接，通过万向驱动器驱动驱动板摆动，从而推动各个连接杆，使得对应的脚趾块发生不同方向的摆动。本发明相比现有技术具有以下优点：能实现脚趾块的多向运动。

Description

一种脚趾可动型机器人脚结构
技术领域
本发明涉及机器人结构领域，尤其涉及的是一种脚趾可动型机器人脚结构。
背景技术
人的脚趾主要用途是在人行走的时候对地面的一些具体情况进行调整和反馈，从而保证行走的平稳性，而传统的机器人脚底一般为平底，所以走路与人走路行为不同，较为怪异，而且一旦出现道路不平的情况，平脚底的机器人就无法作出修正，而发生倾倒。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种脚趾可动型机器人脚结构，以期实现脚趾块的多向运动。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种脚趾可动型机器人脚结构，包括脚底板块，所述脚底板块前端通过若干万向联轴器连接有若干脚趾块，在所述脚底板块的后端通过摆动支座连接有起腿骨作用的立柱，所述立柱上安装有万向驱动器，所述万向驱动器的驱动端上固定有一个驱动板，所述若干脚趾块上一一对应连接有若干连接杆，所述连接杆的下端通过第二万向球头结构与所述脚趾块转动连接，所述连接杆上端通过第一万向球头结构与所述驱动板转动连接，通过所述万向驱动器驱动所述驱动板摆动，从而推动各个连接杆，使得对应的脚趾块发生不同方向的摆动。
作为本发明的进一步优化，所述万向驱动器包括平行设置的定位盘和摆动盘,所述定位盘中部设置有一个中心步进电机，在所述定位盘周向环绕所述中心步进电机还设置有若干周向步进电机,所述中心步进电机和若干周向步进电机的输出轴均与所述定位盘相垂直,所述周向步进电机的输出轴上固定连接有一个螺套，在所述螺套上通过螺纹连接有一个螺杆，在所述螺杆的外端部设置有一个球头；所述摆动盘上布置有与若干螺杆对应的若干摆动座，所述摆动座通过第一轴承与摆动盘转动连接，所述摆动座内部设置有一个内端开口的周向球形摆动空腔，所述球头嵌入到对应的周向球形摆动空腔中；在所述摆动盘的中部还设置有一个内端开口的中心球形摆动空腔，所述中心步进电机的输出轴外端部设置有一个嵌入到所述中心球形摆动空腔中的球块；所述驱动板固定设置在所述摆动盘的外端。
作为本发明的进一步优化，所述定位盘上还同轴固定连接有一个支撑盘，所述支撑盘位于所述定位盘和所述摆动盘之间，在所述支撑盘上设置有供若干螺套穿过的若干转动孔，所述螺套与转动孔之间转动连接，在定位盘的中部还设置有一个供所述中心步进电机的输出轴穿过的滑动孔，所述中心步进电机的输出轴与所述滑动孔之间滑动连接。
作为本发明的进一步优化，所述驱动板呈扇形，所述驱动板垂直于所述摆动板设置。
作为本发明的进一步优化，所述连接杆为长度可调的螺杆组结构，在所述螺杆组结构上还设置有一个防转锁紧螺母。
作为本发明的进一步优化，所述中心步进电机的输出轴的轴线与所述立柱的轴线之间的夹角为锐角。
作为本发明的进一步优化，所述中心步进电机为直线步进电机，所述周向步进电机为旋转式步进电机。
作为本发明的进一步优化，所述万向驱动器通过一个梯形垫块与所述立柱连接，在所述立柱上设置有一个导轨，所述梯形垫块能沿着所述导轨上下移动。
作为本发明的进一步优化，所述脚趾块底部设置有防滑垫。
本发明相比现有技术具有以下优点：
1、本发明提供的一种脚趾可动型机器人脚结构，其在机器人的脚底板块前端增加了若干脚趾块，通过万向驱动器实现对脚趾块的驱动，发生不同方向的摆动，通过脚趾板的摆动，实现对脚底板块与接触地面之间接触点的修正，有效防止机器人在行走时的倾覆，提高了机器人行走的稳定性。此外，本发明通过一个万向摆动机构实现对若干脚趾块的驱动，相比于每个脚趾设置一个单向驱动结构，本发明不仅结构简单易于维护，同时可以实现若干脚趾块的多向运动，可动范围更高，通过万向驱动器的摆动、伸缩可以为机器人的脚底提供更大的修正范围。
2、本发明提供的一种脚趾可动型机器人脚结构，其万向驱动器通过一个中心步进电机和若干周向步进电机的配合，既可实现摆动盘的多向摆动，又可实现摆动盘的伸缩，能更好的驱动脚趾块进行多向摆动。
3、本发明提供的一种脚趾可动型机器人脚结构，其支撑盘降低了各个电机输出轴的径向负载力，保证了各旋转步进电机和直线步进电机的稳定工作，降低了各个电机输出轴变形的可能。
4、本发明提供的一种脚趾可动型机器人脚结构，其连接杆采用长度可调的螺杆组结构，使得脚趾块、驱动板、万向驱动器可以做成标准化配件，具体安装时，可以通过调整连接杆的长度来对整个联动机构进行调整。
附图说明
图1是本发明的结构简图。
图2是本发明的驱动板和连接杆配合结构图。
图3是本发明的万向驱动器的局部剖视图。
图4是图3的右视图。
图中标号：1、梯形垫块；2、驱动板；3、立柱；4、脚底板块；5、连接杆；6、万向联轴器；7、脚趾块；8、支撑盘；9、定位盘；10、旋转式步进电机；11、直线步进电机；12、螺套；13、螺杆；14、球头；15、球块；16、摆动盘；17、摆动支座；18、第一万向球头结构。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见图1至图2，本实施例提供了一种脚趾可动型机器人脚结构，包括脚底板块4，脚底板块4前端通过若干万向联轴器6连接有若干脚趾块7，脚趾块7底部设置有防滑垫，在脚底板块4的后端通过摆动支座17连接有起腿骨作用的立柱3，立柱3上安装有万向驱动器，万向驱动器的驱动端上固定有一个驱动板2，若干脚趾块7上一一对应连接有若干连接杆5，连接杆5的下端通过第二万向球头结构与脚趾块7转动连接，连接杆5上端通过第一万向球头结构18与驱动板2转动连接，通过万向驱动器驱动驱动板2摆动，从而推动各个连接杆5，使得对应的脚趾块7发生不同方向的摆动。其中连接杆5为长度可调的螺杆组结构，在螺杆组结构上还设置有一个防转锁紧螺母。万向驱动器通过一个梯形垫块1与立柱3连接，在立柱3上设置有一个导轨，梯形垫块1能沿着导轨上下移动。
同时参见图3和图4，该万向驱动器包括平行设置的定位盘9和摆动盘16,定位盘9中部设置有一个中心步进电机，在定位盘9周向环绕中心步进电机还设置有若干周向步进电机,中心步进电机和若干周向步进电机的输出轴均与定位盘9相垂直,中心步进电机采用直线步进电机11，周向步进电机采用旋转式步进电机10。周向步进电机的输出轴上固定连接有一个螺套12，在螺套12上通过螺纹连接有一个螺杆13，在螺杆13的外端部设置有一个球头14；摆动盘16上布置有与若干螺杆13对应的若干摆动座，摆动座通过第一轴承与摆动盘16转动连接，摆动座内部设置有一个内端开口的周向球形摆动空腔，球头14嵌入到对应的周向球形摆动空腔中；在摆动盘16的中部还设置有一个内端开口的中心球形摆动空腔，中心步进电机的输出轴外端部设置有一个嵌入到中心球形摆动空腔中的球块15；驱动板2呈扇形，驱动板2垂直固定设置在摆动盘16的外端。万向驱动器安装后，中心步进电机的输出轴的轴线与立柱3的轴线之间的夹角为锐角。
具体设置时，定位盘9上还同轴固定连接有一个支撑盘8，支撑盘8位于定位盘9和摆动盘16之间，在支撑盘8上设置有供若干螺套12穿过的若干转动孔，螺套12与转动孔之间转动连接，在定位盘9的中部还设置有一个供中心步进电机的输出轴穿过的滑动孔，中心步进电机的输出轴与滑动孔之间滑动连接。
本实施例的工作原理如下：
使用时，当需要摆动盘16整体伸缩时，启动中心的直线步进电机11，使得直线步进电机11的输出轴伸长，同时外围的旋转式步进电机10也通过旋转带动螺套12旋转，进而带动螺杆13作直线运动，使得整个摆动盘16发生定位移动，移动完成后就实现了对摆动盘16相对定位盘9的距离的调整，即实现摆动盘16的整体伸缩，从而可根据实际需要调整摆动盘16的位置。
当需要摆动盘16摆动时，关闭直线步进电机11的驱动电路，启动旋转式步进电机10，螺套12在旋转式步进电机10的推动下发生旋转，使得螺杆13与螺套12之间通过螺纹发生相对位移，通过一部分螺杆13伸长，另一部分螺杆13缩短，就可以实现摆动盘16的定位摆动，进而带动驱动板2发生摆动，通过驱动板2推动连接杆5，通过不同的连接杆5带动相应的脚趾块7进行摆动。通过脚趾板的摆动，实现对脚底板块4与接触地面之间接触点的修正，有效防止机器人在行走时的倾覆，提高了机器人行走的稳定性。
调整时，万向驱动器与立柱3之间通过一个梯形垫块1固定连接，在立柱3上设置有一个导轨，梯形垫块1与导轨之间滑动连接，安装时通过梯形垫块1在导轨上的移动可调整万向驱动器的相对位置，同时调整连接杆5，使得脚趾块7在静止状态下保持与脚底板块4的水平；这样就可以实现对整个支撑三角尺寸的调整，三角尺寸越大、其调整的精度越低，通过本结构可以在三角形的尺寸、稳定性之间设定一个平衡点。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种脚趾可动型机器人脚结构，包括脚底板块，其特征在于：所述脚底板块前端通过若干万向联轴器连接有若干脚趾块，在所述脚底板块的后端通过摆动支座连接有起腿骨作用的立柱，所述立柱上安装有万向驱动器，所述万向驱动器的驱动端上固定有一个驱动板，所述若干脚趾块上一一对应连接有若干连接杆，所述连接杆的下端通过第二万向球头结构与所述脚趾块转动连接，所述连接杆上端通过第一万向球头结构与所述驱动板转动连接，通过所述万向驱动器驱动所述驱动板摆动，从而推动各个连接杆，使得对应的脚趾块发生不同方向的摆动。
2.如权利要求1所述的一种脚趾可动型机器人脚结构，其特征在于：所述万向驱动器包括平行设置的定位盘和摆动盘,所述定位盘中部设置有一个中心步进电机，在所述定位盘周向环绕所述中心步进电机还设置有若干周向步进电机,所述中心步进电机和若干周向步进电机的输出轴均与所述定位盘相垂直,所述周向步进电机的输出轴上固定连接有一个螺套，在所述螺套上通过螺纹连接有一个螺杆，在所述螺杆的外端部设置有一个球头；所述摆动盘上布置有与若干螺杆对应的若干摆动座，所述摆动座通过第一轴承与摆动盘转动连接，所述摆动座内部设置有一个内端开口的周向球形摆动空腔，所述球头嵌入到对应的周向球形摆动空腔中；在所述摆动盘的中部还设置有一个内端开口的中心球形摆动空腔，所述中心步进电机的输出轴外端部设置有一个嵌入到所述中心球形摆动空腔中的球块；所述驱动板固定设置在所述摆动盘的外端。
3.如权利要求2所述的一种脚趾可动型机器人脚结构，其特征在于：所述定位盘上还同轴固定连接有一个支撑盘，所述支撑盘位于所述定位盘和所述摆动盘之间，在所述支撑盘上设置有供若干螺套穿过的若干转动孔，所述螺套与转动孔之间转动连接，在定位盘的中部还设置有一个供所述中心步进电机的输出轴穿过的滑动孔，所述中心步进电机的输出轴与所述滑动孔之间滑动连接。
4.如权利要求2所述的一种脚趾可动型机器人脚结构，其特征在于：所述驱动板呈扇形，所述驱动板垂直于所述摆动板设置。
5.如权利要求1所述的一种脚趾可动型机器人脚结构，其特征在于：所述连接杆为长度可调的螺杆组结构，在所述螺杆组结构上还设置有一个防转锁紧螺母。
6.如权利要求2所述的一种脚趾可动型机器人脚结构，其特征在于：所述中心步进电机的输出轴的轴线与所述立柱的轴线之间的夹角为锐角。
7.如权利要求2所述的一种脚趾可动型机器人脚结构，其特征在于：所述中心步进电机为直线步进电机，所述周向步进电机为旋转式步进电机。
8.如权利要求1所述的一种脚趾可动型机器人脚结构，其特征在于：所述万向驱动器通过一个梯形垫块与所述立柱连接，在所述立柱上设置有一个导轨，所述梯形垫块能沿着所述导轨上下移动。
9.如权利要求1所述的一种脚趾可动型机器人脚结构，其特征在于：所述脚趾块底部设置有防滑垫。
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