CN114104141B - 一种基于张拉整体结构的仿生足跖趾关节机构及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于张拉整体结构的仿生足跖趾关节机构及装置，机构包括：仿生足前掌，张拉单元，仿生足后掌及弹簧套件，改变了传统仿生足体积大，重量沉、灵活性差及控制系统复杂等不足，具有张拉整体结构带来的柔顺性及弹簧刚度匹配带来的稳定性，灵活性好，保证制造成本低廉的同时使结构搭建更为简单快捷，充分发挥跖趾关节在仿人步行机器人行走过程中的流畅性，保证机器人的稳定行走；结构简单，机构的运动过程模拟人足在行走过程中第一至第五跖趾关节处发生的协同转动，能够在冠状面方向实现内屈、外伸动作，有助于提高野外勘探机器人、软体机器人和体育研究机器人等新兴领域的性能优化和设计水平，具有广阔的应用前景。

Description

一种基于张拉整体结构的仿生足跖趾关节机构及装置

技术领域

本发明涉及仿生工程技术领域，可应用于机器人、可穿戴等研究领域，更具体的说是涉及一种基于张拉整体结构的仿生足跖趾关节机构及装置。

背景技术

机器人在科学探索、航空航天、交通运输、设备维护、社交娱乐以及康复医疗等领域均具有良好的应用前景，其中仿人步行机器人具有运动灵活性高和自适应强等特点，在运动过程中能够实现在非结构环境下的稳定自适应行走，具有巨大的应用前景、良好的社会效益和经济收益，已经成为当今社会研究的热点。

但是，仿人机器人在稳定行走、步行速度、行走效率、反映速度存在差距，特别在自适应行走方面存在瓶颈还有待突破解决。作为唯一与地面接触的部位，足部机构是影响仿人足式机器人行走性能的主要因素之一。

而现有的仿生足结构仅能够实现仿人足式机器人在平坦地面上的行走，且多数聚焦于对人体足部踝关节的研究，忽略了跖趾关节在整个步态周期中发挥的重要作用；一般采用普遍性的铰链、转轴结构设计，仅能简单的在结构方面模仿人体足部生物学特性，其他生物学特征仍需要通过控制系统等进一步完善。虽然仿生足部机构在辅助机器人行走方面得到了极大的关注，取得了一定的进展，但与人体踝关节、跖趾关节结构相比较，仍存在柔度差、重量大、控制系统复杂等缺点。

因此，如何研究出一种兼具稳定性、灵活性、轻量化特性和能够实现跖趾切换的仿生足跖趾关节机构是本领域研究人员亟须解决的问题。

发明内容

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于张拉整体结构的仿生足跖趾关节机构，解决现有仿生足体积大，重量沉、灵活性差及控制系统复杂的问题。

本发明提供了一种基于张拉整体结构的仿生足跖趾关节机构，包括：

仿生足前掌，所述仿生足前掌顶部设置有滑轨支撑座，所述滑轨支撑座上设置有滑轨；所述仿生足前掌前端对称设置有两个张拉单元前支撑杆，所述滑轨支撑座两侧对称设置有两组张拉单元后支撑杆；两个张拉单元前支撑杆顶部支撑一水平布置的张拉单元前杆，两组张拉单元后支撑杆顶部支撑一水平布置的张拉单元后杆；

张拉单元，所述张拉单元包括滑块、上连杆、下连杆及连接杆；所述滑块滑动于所述滑轨上，所述滑块两侧一一对应转动连接两组所述上连杆、所述下连杆，每一组所述上连杆、所述下连杆均通过一所述连接杆连接至滑块对应的侧面；

仿生足后掌，所述仿生足后掌前端两侧对称布置有两组后掌连接杆，两组所述后掌连接杆一一对应连接两组张拉单元后支撑杆；以及

弹簧套件，所述上连杆、所述下连杆通过所述弹簧套件对应连接所述张拉单元前杆、所述张拉单元后杆，用于模拟第一至第五跖趾关节之间协同运动的生物力学特性；滑块沿滑轨移动且带动所述上连杆、所述下连杆绕轴孔转动，所述后掌连接杆跟随所述下连杆运动并带动所述仿生足后掌与非结构化地形抵接或分离实现跖行状态与趾行状态的切换。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于张拉整体结构的仿生足跖趾关节机构，改变了传统仿生足体积大，重量沉、灵活性差及控制系统复杂等不足，本发明具有张拉整体结构带来的柔顺性及弹簧刚度匹配带来的稳定性，具有更好的灵活性，在保证制造成本低廉的同时使结构搭建更为简单快捷，充分发挥跖趾关节在仿人步行机器人行走过程中的流畅性，保证机器人的稳定行走。结构简单，机构的运动过程模拟人足在行走过程中第一至第五跖趾关节处发生的协同转动，能够在冠状面方向实现内屈、外伸动作，符合人体膝关节的生物力学特性，有助于提高野外勘探机器人、软体机器人和体育研究机器人等新兴领域的性能优化和设计水平，具有广阔的应用前景。

进一步地，每一组所述上连杆和所述下连杆之间均通过推力球轴承分隔限位，且所述推力球轴承设置于所述连接杆上。

进一步地，每一个所述张拉单元前支撑杆的一端与所述仿生足前掌前端连接，另一端上设置有支撑所述张拉单元前杆的安装孔一，其由一端至另一端圆弧过渡且朝向所述滑轨支撑座方向倾斜；每一个所述张拉单元后支撑杆均包括固定段和连接段，所述固定段和所述连接段之间的夹角为钝角，所述固定段固定于所述滑轨支撑座侧面，所述连接段远离所述固定段一端具有用于连接所述张拉单元后杆的安装孔二。

进一步地，所述后掌连接杆包括连接盘、角度连接杆及过渡杆，所述角度连接杆一端与所述仿生足后掌侧面固定，其另一端连接所述连接盘，所述连接盘上具有多个用于与所述张拉单元后支撑杆的连接段安装的固定孔，所述过渡杆连接于所述接盘和所述角度连接杆的一端之间。

进一步地，所述弹簧套件为对称布置的两组，每一组均包括：第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧、第四弹簧、第五弹簧及第六弹簧；所述第二弹簧与所述第五弹簧劲度系数相同，用于提供所述滑块在所述滑轨上的稳定滑动；所述第一弹簧与所述第三弹簧劲度系数大于所述第四弹簧和所述第六弹簧，且所述第一弹簧与所述第三弹簧原长小于所述第四弹簧及所述第六弹簧。

进一步地，所述滑块的两侧对称设置有两组中一弹簧套索、中二弹簧套索，且中一弹簧套索、中二弹簧套索均与所述连接杆轴线汇合，并可绕轴线运动不受约束；所述第二弹簧、第五弹簧分为两组，均对称布置于所述滑块的两侧，其中所述第二弹簧一端安装于所述中一弹簧套索，另一端与所述张拉单元前杆相连；所述第五弹簧一端安装于所述中二弹簧套索，另一端与所述张拉单元后杆相连。

进一步地，所述上连杆的下侧开设有用于供所述连接杆通过的轴孔一，且其顶部与张拉单元前杆通过所述第一弹簧连接，其顶部还与张拉单元后杆通过第四弹簧连接；每一组所述下连杆的上侧开设有用于供所述连接杆通过的轴孔二，其底部与张拉单元前杆通过第三弹簧连接，其底部还与张拉单元后杆通过第六弹簧连接；所述下连杆中间部分开设有用于连接所述后掌连接杆的圆孔。

进一步地，所述滑块的两侧对称设置有两组后一弹簧套索、后二弹簧套索、后三弹簧套索；且后一弹簧套索、后二弹簧套索、后三弹簧套索均与张拉单元后杆轴线汇合，其可绕张拉单元后杆的轴线运动不受约束；所述第四弹簧、第五弹簧、第六弹簧分为两组，均对称布置于滑块的两侧，其中所述第四弹簧一端安装于所述后一弹簧套索，另一端与所述上连杆相连；所述第五弹簧一端安装于所述后二弹簧套索，另一端与所述连接杆相连；所述第六弹簧一端安装于所述后三弹簧套索，另一端与所述下连杆相连。

进一步地，所述仿生足前掌顶部开设有方槽，所述方槽尺寸与所述滑轨支撑座底部相同，所述滑轨支撑座放置于所述方槽中并与所述仿生足前掌固定。

本发明的另一个目的在于提供了一种具有基于张拉整体结构的仿生足跖趾关节机构的装置，包括装置本体及与其配合的所述的基于张拉整体结构的仿生足跖趾关节机构。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的一种基于张拉整体结构的仿生足跖趾关节机构跖行状态的示意图；

图2附图为本发明提供的一种基于张拉整体结构的仿生足跖趾关节机构趾行状态的示意图；

图3附图示出了上连杆、下连杆、张拉单元前杆、张拉单元后杆及弹簧套件的连接关系示意图；

图4附图示出了跖行状态的主视图；

图5附图示出了趾行状态的主视图；

其中1-仿生足前掌，11-张拉单元前支撑杆；12-张拉单元后支撑杆；13-滑轨支撑座；14-张拉单元前杆；141-前一弹簧套索；142-前二弹簧套索；143-前三弹簧套索；15-滑轨；16-张拉单元后杆，161-后一弹簧套索；162-后二弹簧套索；163-后三弹簧套索；2-张拉单元，21-滑块；22-下连杆；221-推力球轴承；23-上连杆；24-连接杆；241-中一弹簧套索；242-中二弹簧套索；3-仿生足后掌，31-后掌连接杆；311-连接盘，312-角度连接杆，313-过渡杆，32-螺栓一；33-螺栓二；41-第一弹簧；42-第二弹簧；43-第三弹簧；44-第四弹簧；45-第五弹簧；46-第六弹簧。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

由于现有技术中的仿生足体积大，重量沉、灵活性差及控制系统复杂，为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种基于张拉整体结构的仿生足跖趾关节机构，参见附图1-2，包括：仿生足前掌1，所述仿生足前掌1顶部设置有滑轨支撑座13，所述滑轨支撑座13上设置有滑轨15；所述仿生足前掌1前端对称设置有两个张拉单元前支撑杆11，所述滑轨支撑座13两侧对称设置有两组张拉单元后支撑杆12；两个张拉单元前支撑杆11顶部支撑一水平布置的张拉单元前杆14，两组张拉单元后支撑杆12顶部支撑一水平布置的张拉单元后杆16；张拉单元2，所述张拉单元2包括滑块21、上连杆23、下连杆22及连接杆24；所述滑块21滑动于所述滑轨15上，所述滑块21两侧一一对应转动连接两组所述上连杆23、所述下连杆22，每一组所述上连杆23、所述下连杆22均通过一所述连接杆24连接至滑块21对应的侧面；仿生足后掌3，所述仿生足后掌3前端两侧对称布置有两组后掌连接杆31，两组所述后掌连接杆31一一对应连接两组张拉单元后支撑杆12；以及弹簧套件，所述上连杆23、所述下连杆22通过所述弹簧套件对应连接所述张拉单元前杆14、所述张拉单元后杆16，用于模拟第一至第五跖趾关节之间协同运动的生物力学特性；滑块21沿滑轨15移动且带动所述上连杆23、所述下连杆22绕轴孔转动，所述后掌连接杆31跟随所述下连杆22运动并带动所述仿生足后掌3与非结构化地形抵接或分离实现跖行状态与趾行状态的切换。

由此，本发明克服了传统仿生足体积大，重量沉、灵活性差及控制系统复杂等不足，本发明具有张拉整体结构带来的柔顺性及弹簧刚度匹配带来的稳定性，具有更好的灵活性，在保证制造成本低廉的同时使结构搭建更为简单快捷，充分发挥跖趾关节在仿人步行机器人行走过程中的流畅性，保证机器人的稳定行走。结构简单，机构的运动过程模拟人足在行走过程中第一至第五跖趾关节处发生的协同转动，能够在冠状面方向实现内屈、外伸动作，符合人体膝关节的生物力学特性，有助于提高野外勘探机器人、软体机器人和体育研究机器人等新兴领域的性能优化和设计水平，具有广阔的应用前景。

参见附图3，每一组所述上连杆23和所述下连杆22之间均通过推力球轴承221分隔限位，且所述推力球轴承221设置于所述连接杆24上。由此推力球轴承221同时起到限位和减小摩擦的作用。

参见附图1和2，在本发明的实施例中，每一个所述张拉单元前支撑杆11的一端与所述仿生足前掌1前端连接，另一端上设置有支撑所述张拉单元前杆14的安装孔一，其由一端至另一端圆弧过渡且朝向所述滑轨支撑座13方向倾斜；每一个所述张拉单元后支撑杆12均包括固定段和连接段，所述固定段和所述连接段之间的夹角为钝角，所述固定段固定于所述滑轨支撑座13侧面，所述连接段远离所述固定段一端具有用于连接所述张拉单元后杆16的安装孔二。

参见附图5，在本发明的实施例中，所述后掌连接杆31包括连接盘311、角度连接杆312及过渡杆313，所述角度连接杆312一端与所述仿生足后掌3侧面固定，其另一端连接所述连接盘311，所述连接盘311上具有多个用于与所述张拉单元后支撑杆12的连接段安装的固定孔，所述过渡杆313连接于所述接盘311和所述角度连接杆312的一端之间。

本发明中，参见附图3，所述弹簧套件为对称布置的两组，每一组均包括：第一弹簧41、第二弹簧42、第三弹簧43、第四弹簧44、第五弹簧45及第六弹簧46；所述第二弹簧42与所述第五弹簧45劲度系数相同，用于提供所述滑块21在所述滑轨15上的稳定滑动；所述第一弹簧41与所述第三弹簧43劲度系数大于所述第四弹簧44和所述第六弹簧46，且所述第一弹簧41与所述第三弹簧43原长小于所述第四弹簧44及所述第六弹簧46。

本发明中第一弹簧41至第六弹簧46共同作用下组成张拉整体单元，通过弹簧刚度匹配实现仿生足跖行状态下的灵活及趾行状态下的稳定。

参见附图4，所述滑块21的两侧对称设置有两组中一弹簧套索241、中二弹簧套索242，且中一弹簧套索241、中二弹簧套索242均与所述连接杆24轴线汇合，并可绕轴线运动不受约束；所述第二弹簧42、第五弹簧45分为两组，均对称布置于所述滑块21的两侧，其中所述第二弹簧42一端安装于所述中一弹簧套索241，另一端与所述张拉单元前杆14相连；所述第五弹簧45一端安装于所述中二弹簧套索242，另一端与所述张拉单元后杆16相连。

参见附图3，所述上连杆23的下侧开设有用于供所述连接杆24通过的轴孔一，且其顶部与张拉单元前杆14通过所述第一弹簧41连接，其顶部还与张拉单元后杆16通过第四弹簧44连接；每一组所述下连杆22的上侧开设有用于供所述连接杆24通过的轴孔二，其底部与张拉单元前杆14通过第三弹簧43连接，其底部还与张拉单元后杆16通过第六弹簧46连接；所述下连杆22中间部分开设有用于连接所述后掌连接杆31的圆孔，圆孔与连接盘的固定孔通过螺栓一32固定，角度连接杆312与仿生足后掌3通过螺栓二33固定。

具体而言，参见附图4和5，所述滑块21的两侧对称设置有两组后一弹簧套索161、后二弹簧套索162、后三弹簧套索163；且后一弹簧套索161、后二弹簧套索162、后三弹簧套索163均与张拉单元后杆16轴线汇合，其可绕张拉单元后杆16的轴线运动不受约束；所述第四弹簧44、第五弹簧45、第六弹簧46分为两组，均对称布置于滑块21的两侧，其中所述第四弹簧44一端安装于所述后一弹簧套索161，另一端与所述上连杆23相连；所述第五弹簧45一端安装于所述后二弹簧套索162，另一端与所述连接杆24相连；所述第六弹簧46一端安装于所述后三弹簧套索163，另一端与所述下连杆22相连。

在本发明的上述各实施例中，所述仿生足前掌1顶部开设有方槽，所述方槽尺寸与所述滑轨支撑座13底部相同，所述滑轨支撑座13放置于所述方槽中并与所述仿生足前掌1固定。

滑轨支撑座13顶部还开设3个2mm螺纹孔，用以固定连接滑轨15。滑轨支撑座13中部开设两个3mm通孔，用以固定连接张拉单元后支撑杆12。

本发明中滑块21始终平行于滑轨15，并在其上实现滑动，有效降低机构内部摩擦能量损耗。

本发明中滑块21结构两侧各预留了一个凹槽，用以固定连接杆24，上连杆23及下连杆22通过轴孔与连接杆24相合配合，并利用推力球轴承221进行限位。

本发明提供的仿生足跖趾关节结构具有两种工作状态：一种是跖行状态，一种是趾行状态，在运动状态切换过程中，参见附图1的状态转变为附图2的状态，可以通过电机驱动滑块21沿着滑轨15前后滑动，连接杆24带动上连杆23、下连杆22与其同向移动，其中上连杆23与下连杆22分别以上轴孔、下轴孔相合约束连接杆24，在滑块21向前滑动过程中，上连杆23以下轴孔为中心顺时针转动，下连杆22以上轴孔为中心逆时针转动，后掌连接杆31固定于下连杆22，在这一过程中后掌3在后掌连接杆31的带动下离开地面，实现逆时针翻转，仿生足由跖行状态切换为趾行状态。

本发明还提供了一种具有基于张拉整体结构的仿生足跖趾关节机构的装置，包括装置本体及与其配合的上述任一方案的基于张拉整体结构的仿生足跖趾关节机构。可用于野外勘探机器人、软体机器人和体育研究机器人等领域内。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种基于张拉整体结构的仿生足跖趾关节机构，其特征在于，包括：

仿生足前掌(1)，所述仿生足前掌(1)顶部设置有滑轨支撑座(13)，所述滑轨支撑座(13)上设置有滑轨(15)；所述仿生足前掌(1)前端对称设置有两个张拉单元前支撑杆(11)，所述滑轨支撑座(13)两侧对称设置有两组张拉单元后支撑杆(12)；两个张拉单元前支撑杆(11)顶部支撑一水平布置的张拉单元前杆(14)，两组张拉单元后支撑杆(12)顶部支撑一水平布置的张拉单元后杆(16)；

张拉单元(2)，所述张拉单元(2)包括滑块(21)、上连杆(23)、下连杆(22)及连接杆(24)；所述滑块(21)滑动于所述滑轨(15)上，所述滑块(21)两侧一一对应转动连接两组所述上连杆(23)、所述下连杆(22)，每一组所述上连杆(23)、所述下连杆(22)均通过一所述连接杆(24)连接至滑块(21)对应的侧面；

仿生足后掌(3)，所述仿生足后掌(3)前端两侧对称布置有两组后掌连接杆(31)，两组所述后掌连接杆(31)一一对应连接两组张拉单元后支撑杆(12)；以及

弹簧套件，所述上连杆(23)、所述下连杆(22)通过所述弹簧套件对应连接所述张拉单元前杆(14)、所述张拉单元后杆(16)，用于模拟第一至第五跖趾关节之间协同运动的生物力学特性；滑块(21)沿滑轨(15)移动且带动所述上连杆(23)、所述下连杆(22)绕轴孔转动，所述后掌连接杆(31)跟随所述下连杆(22)运动并带动所述仿生足后掌(3)与非结构化地形抵接或分离实现跖行状态与趾行状态的切换；

所述弹簧套件为对称布置的两组，每一组均包括：第一弹簧(41)、第二弹簧(42)、第三弹簧(43)、第四弹簧(44)、第五弹簧(45)及第六弹簧(46)；所述第二弹簧(42)与所述第五弹簧(45)劲度系数相同，用于提供所述滑块(21)在所述滑轨(15)上的稳定滑动；所述第一弹簧(41)与所述第三弹簧(43)劲度系数大于所述第四弹簧(44)和所述第六弹簧(46)，且所述第一弹簧(41)与所述第三弹簧(43)原长小于所述第四弹簧(44)及所述第六弹簧(46)；所述第一弹簧(41)至第六弹簧(46)共同作用下组成张拉整体单元，通过弹簧刚度匹配实现仿生足跖行状态下的灵活及趾行状态下的稳定；

其中，所述上连杆(23)顶部与张拉单元前杆(14)通过所述第一弹簧(41)连接，其顶部还与张拉单元后杆(16)通过第四弹簧(44)连接；每一组所述下连杆(22)底部与张拉单元前杆(14)通过第三弹簧(43)连接，其底部还与张拉单元后杆(16)通过第六弹簧(46)连接；所述第二弹簧(42)一端安装于所述滑块(21)一侧，其另一端与所述张拉单元前杆(14)相连；所述第五弹簧(45)一端安装于所述滑块(21)另一侧，其另一端与所述张拉单元后杆(16)相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于张拉整体结构的仿生足跖趾关节机构，其特征在于，每一组所述上连杆(23)和所述下连杆(22)之间均通过推力球轴承(221)分隔限位，且所述推力球轴承(221)设置于所述连接杆(24)上。

3.根据权利要求1所述的一种基于张拉整体结构的仿生足跖趾关节机构，其特征在于，每一个所述张拉单元前支撑杆(11)的一端与所述仿生足前掌(1)前端连接，另一端上设置有支撑所述张拉单元前杆(14)的安装孔一，其由一端至另一端圆弧过渡且朝向所述滑轨支撑座(13)方向倾斜；每一个所述张拉单元后支撑杆(12)均包括固定段和连接段，所述固定段和所述连接段之间的夹角为钝角，所述固定段固定于所述滑轨支撑座(13)侧面，所述连接段远离所述固定段一端具有用于连接所述张拉单元后杆(16)的安装孔二。

4.根据权利要求3所述的一种基于张拉整体结构的仿生足跖趾关节机构，其特征在于，所述后掌连接杆(31)包括连接盘(311)、角度连接杆(312)及过渡杆(313)，所述角度连接杆(312)一端与所述仿生足后掌(3)侧面固定，其另一端连接所述连接盘(311)，所述连接盘(311)上具有多个用于与所述张拉单元后支撑杆(12)的连接段安装的固定孔，所述过渡杆(313)连接于所述接盘(311)和所述角度连接杆(312)的一端之间。

5.根据权利要求1所述的一种基于张拉整体结构的仿生足跖趾关节机构，其特征在于，所述滑块(21)的两侧对称设置有两组中一弹簧套索(241)、中二弹簧套索(242)，且中一弹簧套索(241)、中二弹簧套索(242)均与所述连接杆(24)轴线汇合，并可绕轴线运动不受约束；所述第二弹簧(42)、第五弹簧(45)分为两组，均对称布置于所述滑块(21)的两侧，其中所述第二弹簧(42)一端安装于所述中一弹簧套索(241)，另一端与所述张拉单元前杆(14)相连；所述第五弹簧(45)一端安装于所述中二弹簧套索(242)，另一端与所述张拉单元后杆(16)相连。

6.根据权利要求1所述的一种基于张拉整体结构的仿生足跖趾关节机构，其特征在于，所述上连杆(23)的下侧开设有用于供所述连接杆(24)通过的轴孔一，且其顶部与张拉单元前杆(14)通过所述第一弹簧(41)连接，其顶部还与张拉单元后杆(16)通过第四弹簧(44)连接；每一组所述下连杆(22)的上侧开设有用于供所述连接杆(24)通过的轴孔二，其底部与张拉单元前杆(14)通过第三弹簧(43)连接，其底部还与张拉单元后杆(16)通过第六弹簧(46)连接；所述下连杆(22)中间部分开设有用于连接所述后掌连接杆(31)的圆孔。

7.根据权利要求1所述的一种基于张拉整体结构的仿生足跖趾关节机构，其特征在于，所述滑块(21)的两侧对称设置有两组后一弹簧套索(161)、后二弹簧套索(162)、后三弹簧套索(163)；且后一弹簧套索(161)、后二弹簧套索(162)、后三弹簧套索(163)均与张拉单元后杆(16)轴线汇合，其可绕张拉单元后杆(16)的轴线运动不受约束；所述第四弹簧(44)、第五弹簧(45)、第六弹簧(46)分为两组，均对称布置于滑块(21)的两侧，其中所述第四弹簧(44)一端安装于所述后一弹簧套索(161)，另一端与所述上连杆(23)相连；所述第五弹簧(45)一端安装于所述后二弹簧套索(162)，另一端与所述连接杆(24)相连；所述第六弹簧(46)一端安装于所述后三弹簧套索(163)，另一端与所述下连杆(22)相连。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种基于张拉整体结构的仿生足跖趾关节机构，其特征在于，所述仿生足前掌(1)顶部开设有方槽，所述方槽尺寸与所述滑轨支撑座(13)底部相同，所述滑轨支撑座(13)放置于所述方槽中并与所述仿生足前掌(1)固定。

9.一种具有基于张拉整体结构的仿生足跖趾关节机构的装置，其特征在于，包括装置本体及与其配合的如权利要求1-8任一项所述的基于张拉整体结构的仿生足跖趾关节机构。

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