[發明專利]類人機器人腳

無效

• 申請號: 201310021626.6
• 申請日: 2013-01-17
• 公開（公告）號: CN103802907A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 駱敏舟;陳兵;王美玲;李濤
• 申請（專利權）人: 常州先進制造技術研究所
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于機器人技術領域，具體涉及一種類人機器人腳。

背景技術

機器人是近年來發展起來的一個多學科和技術相交叉結合的應用領域，而類人機器人目前已成為機器人領域的研究熱點問題之一。類人機器人技術匯集了當今世界在機電、材料、計算機、傳感器、控制技術、人工智能、仿生科學、思維科學、心理學以及理論語言學等多個學科領域的尖端技術。目前各種移動方式的機器人層出不窮，如輪式機器人、履帶式等機器人。

但類人機器人具有更高的靈活性和獨特的優勢，對步行環境要求很低，能適應各種地面且具有較高的逾越障礙能力，通過研制步行機制，可以為醫療康復機構提供一套能夠服務于傷殘病人(下肢癱瘓和截肢者)的類人行走機構。

國內外對類人機器人的研究已經如火如荼，如日本研制的ASIMO機器人、韓國研制的HUBO機器人，中國的研制的“匯童”機器人等，但目前各研究機構公布的類人機器人大多數設計的腳掌都沒有腳趾關節，沒有人腳特有的足弓結構，所以機器人行走時不能像人類一樣利用足弓的變化減小腳著地時的沖撞和腳離地時產生推力，不能像人類那樣可以在復雜的地面行走。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是提供一種結構緊湊，行走時能夠緩沖腳觸地階段產生的沖擊，腳離地時產生較大的推力，且能在復雜的地面上行走的類人機器人腳。

(二)技術方案

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種類人機器人腳，具有類人的腳掌和通過踝關節連接在腳掌上的機器人小腿，所述腳掌包括腳趾、足弓本體和腳底板，所述腳趾通過被動關節連接于所述足弓本體上，所述足弓本體包括有足弓上部、足弓內部運動塊、足弓下部，所述足弓上部和足弓內部運動塊之間以及足弓內部運動塊和足弓下部之間設有柔性墊塊，所述足弓上部鉸接于腳底板上，所述足弓下部固定于腳底板上。

所述足弓內部運動塊內設有柔性體。

所述腳趾包括通過鉸鏈連接的前腳趾關節和后腳趾關節，所述前腳趾關節和后腳趾關節頂面上還連接有彈簧致使所述前腳趾關節和后腳趾關節在不運動時處于水平位置。

所述腳底板從上至下依次設有第一金屬層、柔性材料層、第二金屬層，所述腳底板內部設有六維力/力矩傳感器。

所述腳底板的第一金屬層上部設有關節連接部，所述關節連接部通過三自由度踝關節連接于機器人小腿上，所述三自由度裸關節由三個伺服電機通過同步帶連接諧波減速器從而驅動關節運動，分別實現沿水平方向的偏航運動、豎直方向的升降運動和沿水平線的滾動，其中豎直方向的升降運動和沿水平線的滾動通過中間連接塊聯動的運動實現。

所述腳趾有4組。

(三)有益效果

本發明相比較于現有技術，具有如下有益效果：本發明的腳掌上有四個被動連接的腳趾，可以實現像人一樣行走時腳趾離地、腳跟觸地的動作，每個腳趾有兩部分，由彈簧拉緊處于水平位置，受向上的力時腳趾可以向上凸起，可以適應復雜地面的行走，尤其是設計了類人腳的足弓，在腳離地階段，通過足弓內部運動塊與安裝于足弓下側的柔性墊塊接觸及位于足弓內部運動塊內部的柔性體的彈性變形，產生推力，幫助行走，在腳著地階段，通過足弓內部運動塊與安裝于足弓上側的柔性墊塊的接觸及位于足弓內部運動塊內部的柔性體的彈性變形，緩沖地面的沖擊，同時腳底安裝六維力/力矩傳感器，實現了地面對腳反作用力的實時檢測，踝關節通過三個伺服電機驅動，實現了像人類腳踝一樣的三自由度運動，整個機構結構緊湊，運動時能量消耗較小，提高了行走的穩定性。

附圖說明

圖1為本發明實施例的類人機器人腳的立體結構示意圖。

圖2為本發明實施例的類人機器人腳的腳掌結構示意圖。

圖3為本發明實施例的類人機器人腳的腳底板結構示意圖。

圖4為本發明實施例的類人機器人腳的腳趾結構示意圖。

圖5為本發明實施例的類人機器人腳的機器人小腿結構示意圖。

圖6a為本發明實施例的類人機器人腳的初始站立狀態圖。

圖6b為本發明實施例的類人機器人腳的腳掌離地階段狀態圖。

圖6c為本發明實施例的類人機器人腳的腳掌著地階段狀態圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。