CN107571932A - 一种类人脚掌偏转系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种类人脚掌偏转系统，属于机器人技术领域，包括脚板、两液压缸和小腿部壳体，两液压缸驱动脚板的侧向偏转和正向偏转，两液压缸分别与两球形铰链变方向杆连接，两液压缸分别驱动两球形铰链变方向杆偏转，两球形铰链变方向杆上均设有连接件，脚板上设有小型万向关节，小型万向关节与球形铰链转轴连接球形铰链转轴上套设有两球形铰链内套，两球形铰链内套外均套设有球形铰链外套。本发明通过两个液压缸完成机器人脚部的侧向偏转和正向偏转，极大地节省了液压缸的排布空间，仅通过两个液压缸的控制便可以实现两个方向的伺服控制，球关节的灵活性很好的契合了液压系统的柔顺性。
Description
技术领域
本发明涉及一种偏转系统，特别是涉及一种类人脚掌偏转系统，属于机器人技术领域。
背景技术
电机类机器人通常使用万象关节作为脚踝部踝关节的主要结构，万象关节重量沉，占用空间大，导致机器人腿部负载加大，在液压机器人领域，由于液压是线性运动，如果强行采用万象关节限制自由度，则会造成液压缸排布不周，缩小了机器人的活动范围，而且如果采用传统的万象关节排布方式，需要三个液压缸进行踝部关节的驱动工作，造成极大地浪费，一种类人脚掌偏转系统，可以克服将直线驱动转换为转动驱动，液压缸个数浪费，空间浪费，排布困难等问题，一种类人机器人脚掌偏转系统，可以实现仅使用两个液压缸即可完成机器人腿部踝关节的侧向和正向转动。当两个并行排列的液压缸一高一低时，便可以实现机器人脚部的侧向偏转，当两个液压缸同时收缩或者伸长是，便可以实现机器人脚部的前后偏转。
但是，该技术仍然存在不足，首先，两个液压缸在控制前后偏转的同时也要控制侧向偏转，这便极大地增加了液压缸的控制难度，对传感器的反馈速度和精度，对上位机的计算速度都提出了极高的要求，其次，球形铰链的结构繁琐，制造难度很高，成本也很高，这变相的提高了机器人结构的制造成本。
发明内容
本发明的主要目的是为了提供一种类人脚掌偏转系统，通过两个液压缸完成机器人脚部的侧向偏转和正向偏转，节省液压缸的排布空间，仅通过两个液压缸的控制便可以实现两个方向的伺服控制，球关节的灵活性很好的契合了液压系统的柔顺性，避免四杆机构存在的死点现象。
本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：
一种类人脚掌偏转系统，通过两个液压缸完成机器人脚部的侧向偏转和正向偏转，包括脚板、两液压缸和小腿部壳体，两所述液压缸设置在所述小腿部壳体内，两所述液压缸与所述脚板连接，并驱动所述脚板的侧向偏转和正向偏转，两所述液压缸分别与两球形铰链变方向杆连接，两所述液压缸分别驱动两所述球形铰链变方向杆偏转，两所述球形铰链变方向杆上均设有连接件，所述脚板上设有小型万向关节，所述小型万向关节与球形铰链转轴连接，所述球形铰链转轴上套设有两球形铰链内套，两所述球形铰链内套外均套设有球形铰链外套，两所述球形铰链外套分别通过两所述连接件与两所述球形铰链变方向杆连接。
优选的方案是，所述球形铰链内套在所述球形铰链外套内部滚动，同时所述球形铰链内套还在所述球形铰链转轴上滑动和转动。
在上述任一方案中优选的是，在所述液压缸的驱动下，所述球形铰链变方向杆驱动所述球形铰链内套进行运动，所述液压缸固定安装在所述小腿部壳体上。
在上述任一方案中优选的是，所述小腿部壳体绕所述小型万向关节的一个垂直轴进行转动，所述小型万向关节的另一个垂直轴绕所述脚板上的轴进行转动。
在上述任一方案中优选的是，所述脚板上设有两外支撑座和一固定件，两所述外支撑座内设有两内支撑座。
在上述任一方案中优选的是，所述球形铰链转轴设置在两所述外支撑座和两所述内支撑座内。
在上述任一方案中优选的是，所述小型万向关节的一端设置在所述固定件上，另一端设置在两所述内支撑座之间的所述球形铰链转轴上。
在上述任一方案中优选的是，所述小腿部壳体上设有连接臂，所述连接臂上设有连接轴，所述连接轴用于使所述小腿部壳体能够正向偏转。
在上述任一方案中优选的是，所述小腿部壳体的两侧对称的设有铰接件，所述铰接件用于连接所述小腿部壳体和所述连接臂。
在上述任一方案中优选的是，所述小腿部壳体的底部设有两支撑件，两所述支撑件均通过铰接轴套设在所述球形铰链转轴上，两所述支撑件均在所述球形铰链转轴上旋转。
本发明的有益技术效果：按照本发明的类人脚掌偏转系统，本发明提供的类人脚掌偏转系统，通过两个液压缸完成机器人脚部的侧向偏转和正向偏转，极大地节省了液压缸的排布空间，仅通过两个液压缸的控制便可以实现两个方向的伺服控制，球关节的灵活性很好的契合了液压系统的柔顺性，不存在四杆机构那样的死点现象。
附图说明
图1为按照本发明的类人脚掌偏转系统的一优选实施例的立体结构示意图；
图2为按照本发明的类人脚掌偏转系统的一优选实施例的主视图，该实施例可以是与图1相同的实施例，也可以是与图1不同的实施例；
图3为按照本发明的类人脚掌偏转系统的一优选实施例的右视图，该实施例可以是与图1或图2相同的实施例，也可以是与图1或图2不同的实施例；
图4为按照本发明的类人脚掌偏转系统的一优选实施例的后视图，该实施例可以是与图1或图2或图3相同的实施例，也可以是与图1或图2或图3不同的实施例。
图中：1-脚板，2-小型万向关节，3-球形铰链转轴，4-球形铰链内套，5-球形铰链外套，6-球形铰链变方向杆，7-液压缸，8-小腿部壳体，9-外支撑座，10-连接件，11-铰接件，12-连接臂，13-连接轴，14-支撑件，15-固定件，16-铰接轴，17-内支撑座。
具体实施方式
为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1、图2、图3和图4所示，本实施例提供的一种类人脚掌偏转系统，通过两个液压缸完成机器人脚部的侧向偏转和正向偏转，包括脚板1、两液压缸7和小腿部壳体8，两所述液压缸7设置在所述小腿部壳体8内，两所述液压缸7与所述脚板1连接，并驱动所述脚板1的侧向偏转和正向偏转，两所述液压缸7分别与两球形铰链变方向杆6连接，两所述液压缸7分别驱动两所述球形铰链变方向杆6偏转，两所述球形铰链变方向杆6上均设有连接件10，所述脚板1上设有小型万向关节2，所述小型万向关节2与球形铰链转轴3连接，所述球形铰链转轴3上套设有两球形铰链内套4，两所述球形铰链内套4外均套设有球形铰链外套5，两所述球形铰链外套5分别通过两所述连接件10与两所述球形铰链变方向杆6连接。
进一步的，在本实施例中，如图1、图3和图4所示，所述球形铰链内套4在所述球形铰链外套5内部滚动，同时所述球形铰链内套4还在所述球形铰链转轴3上滑动和转动，在所述液压缸7的驱动下，所述球形铰链变方向杆6驱动所述球形铰链内套4进行运动，所述液压缸7固定安装在所述小腿部壳体8上，所述小腿部壳体8绕所述小型万向关节2的一个垂直轴进行转动，所述小型万向关节2的另一个垂直轴绕所述脚板1上的轴进行转动。
进一步的，在本实施例中，如图1、图3和图4所示，所述脚板1上设有两外支撑座9和一固定件15，两所述外支撑座9内设有两内支撑座17，所述球形铰链转轴3设置在两所述外支撑座9和两所述内支撑座17内，所述小型万向关节2的一端设置在所述固定件15上，另一端设置在两所述内支撑座17之间的所述球形铰链转轴3上。
进一步的，在本实施例中，如图1、图2、图3和图4所示，所述小腿部壳体8上设有连接臂12，所述连接臂12上设有连接轴13，所述连接轴13用于使所述小腿部壳体8能够正向偏转，所述小腿部壳体8的两侧对称的设有铰接件11，所述铰接件11用于连接所述小腿部壳体8和所述连接臂12，所述小腿部壳体8的底部设有两支撑件14，两所述支撑件14均通过铰接轴16套设在所述球形铰链转轴3上，两所述支撑件14均在所述球形铰链转轴3上旋转。
综上所述，在本实施例中，按照本实施例的类人脚掌偏转系统，本实施例提供的类人脚掌偏转系统，通过两个液压缸完成机器人脚部的侧向偏转和正向偏转，极大地节省了液压缸的排布空间，仅通过两个液压缸的控制便可以实现两个方向的伺服控制，球关节的灵活性很好的契合了液压系统的柔顺性，不存在四杆机构那样的死点现象。
以上所述，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种类人脚掌偏转系统，通过两个液压缸完成机器人脚部的侧向偏转和正向偏转，其特征在于：包括脚板(1)、两液压缸(7)和小腿部壳体(8)，两所述液压缸(7)设置在所述小腿部壳体(8)内，两所述液压缸(7)与所述脚板(1)连接，并驱动所述脚板(1)的侧向偏转和正向偏转，两所述液压缸(7)分别与两球形铰链变方向杆(6)连接，两所述液压缸(7)分别驱动两所述球形铰链变方向杆(6)偏转，两所述球形铰链变方向杆(6)上均设有连接件(10)，所述脚板(1)上设有小型万向关节(2)，所述小型万向关节(2)与球形铰链转轴(3)连接，所述球形铰链转轴(3)上套设有两球形铰链内套(4)，两所述球形铰链内套(4)外均套设有球形铰链外套(5)，两所述球形铰链外套(5)分别通过两所述连接件(10)与两所述球形铰链变方向杆(6)连接。
2.根据权利要求1所述的一种类人脚掌偏转系统，其特征在于：所述球形铰链内套(4)在所述球形铰链外套(5)内部滚动，同时所述球形铰链内套(4)还在所述球形铰链转轴(3)上滑动和转动。
3.根据权利要求1所述的一种类人脚掌偏转系统，其特征在于：在所述液压缸(7)的驱动下，所述球形铰链变方向杆(6)驱动所述球形铰链内套(4)进行运动，所述液压缸(7)固定安装在所述小腿部壳体(8)上。
4.根据权利要求1所述的一种类人脚掌偏转系统，其特征在于：所述小腿部壳体(8)绕所述小型万向关节(2)的一个垂直轴进行转动，所述小型万向关节(2)的另一个垂直轴绕所述脚板(1)上的轴进行转动。
5.根据权利要求1所述的一种类人脚掌偏转系统，其特征在于：所述脚板(1)上设有两外支撑座(9)和一固定件(15)，两所述外支撑座(9)内设有两内支撑座(17)。
6.根据权利要求5所述的一种类人脚掌偏转系统，其特征在于：所述球形铰链转轴(3)设置在两所述外支撑座(9)和两所述内支撑座(17)内。
7.根据权利要求6所述的一种类人脚掌偏转系统，其特征在于：所述小型万向关节(2)的一端设置在所述固定件(15)上，另一端设置在两所述内支撑座(17)之间的所述球形铰链转轴(3)上。
8.根据权利要求1所述的一种类人脚掌偏转系统，其特征在于：所述小腿部壳体(8)上设有连接臂(12)，所述连接臂(12)上设有连接轴(13)，所述连接轴(13)用于使所述小腿部壳体(8)能够正向偏转。
9.根据权利要求8所述的一种类人脚掌偏转系统，其特征在于：所述小腿部壳体(8)的两侧对称的设有铰接件(11)，所述铰接件(11)用于连接所述小腿部壳体(8)和所述连接臂(12)。
10.根据权利要求1所述的一种类人脚掌偏转系统，其特征在于：所述小腿部壳体(8)的底部设有两支撑件(14)，两所述支撑件(14)均通过铰接轴(16)套设在所述球形铰链转轴(3)上，两所述支撑件(14)均在所述球形铰链转轴(3)上旋转。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN110394782A (zh) * | 2019-07-11 | 2019-11-01 | 北京理工大学 | 小腿复合结构以及包含该小腿复合结构的仿人机器人 |
| CN114044065A (zh) * | 2021-11-10 | 2022-02-15 | 江苏科技大学 | 一种双足机器人下肢结构及其运动方法 |
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Cited By (3)
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