[發明專利]四自由度仿人并聯減振機械足

有效

• 申請號: 201610092104.9
• 申請日: 2016-02-19
• 公開（公告）號: CN105667625B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 班書昊;李曉艷;蔣學東;何云松;席仁強;譚鄒卿
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 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

本發明主要涉及仿人機器人領域，特指一種四自由度仿人并聯減振機械足。

背景技術

從仿生學的角度來講，研究仿人機器人意義重大，它不僅可以服務人類，而且可以指導生物學的發展。仿人機器人最重要的特征是模仿人類的復雜動作和姿態，為了實現這一目標，模仿人足的機械足設計成為一個重要的環節?，F有技術的機械足因運動自由度較少，無法模擬出真實的人足運動，且隔振效果不好。因此，亟需設計一種更多自由度的機械足，以便適應復雜的地面環境，模擬出人類行走的細微動作。

發明內容

本發明需解決的技術問題是：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種結構合理、具有四個運動自由度和減振功能、模仿效果更好的并聯模式仿人機器人足。

為了解決上述問題，本發明提出的解決方案為：一種四自由度仿人并聯減振機械足，它包括裝設有機械小腿的踝關節軸、跗骨板、裝設于所述跗骨板上與所述踝關節軸一端相連的踝電機、裝設有所述跗骨板的跗骨軸、工字形跖骨板、裝設于所述工字形跖骨板上與所述跗骨軸一端相連的跗骨電機、沿同一直線分別裝設于所述工字形跖骨板前后兩側的腳趾軸A和腳趾軸B、裝設于所述腳趾軸A上的并聯腳趾A、裝設于所述腳趾軸B上的并聯腳趾B、裝設于所述工字形跖骨板上與所述腳趾軸A相連的腳趾電機A、裝設于所述工字形跖骨板上與所述腳趾軸B相連的腳趾電機B，還包括裝設于所述工字形跖骨板與所述腳趾軸B之間的腳趾扭轉彈簧A、裝設于所述工字形跖骨板與所述腳趾軸A之間的腳趾扭轉彈簧B、裝設于所述工字形跖骨板與所述跗骨軸之間的跗跖扭轉彈簧、裝設于所述踝關節軸與所述跗骨板之間的踝軸扭轉彈簧。

所述并聯腳趾包括依次裝設于所述腳趾軸A上的大拇趾、二拇趾和三拇趾；所述并聯腳趾B包括裝設于所述腳趾軸B上的四拇趾和小拇趾；所述跗骨軸的兩端均通過軸承裝設于所述工字形跖骨板上，所述踝關節軸兩端均通過軸承裝設于所述跗骨板上；所述跗骨板的右端為凹形，左端為凸形。

本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果：

(1)本發明的四自由度仿人并聯減振機械足，設有并聯腳趾A和并聯腳趾B，并聯腳趾A與并聯腳趾B之間能夠發生相應運動，可以更加真實地模擬出人足的腳趾運動姿態。

(2)本發明的四自由度仿人并聯減振機械足，還設有趾扭轉彈簧A、腳趾扭轉彈簧B、跗跖扭轉彈簧和踝軸扭轉彈簧，采用并聯減振的模式實現了減振隔振效果。由此可知，本發明結構簡單、具有四個運動自由度和減振功能、實現了人足的運動姿態模擬。

附圖說明

圖1是本發明的四自由度仿人并聯減振機械足的結構原理圖。

圖中，11—大拇趾；12—二拇趾；13—三拇趾；14—四拇趾；15—小拇趾；16—腳趾軸A；17—腳趾軸B；18—腳趾電機A；19—腳趾電機B；2—工字形跖骨板；3—跗骨板；4—機械小腿；5—軸承；60—跗骨軸；61—跗骨電機；70—踝關節軸；71—踝電機；81—腳趾扭轉彈簧A；82—腳趾扭轉彈簧B；83—跗跖扭轉彈簧；84—踝軸扭轉彈簧。

具體實施方式

以下將結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

參見圖1所示，本發明的四自由度仿人并聯減振機械足，包括裝設有機械小腿4的踝關節軸70、跗骨板3、裝設于跗骨板3上與踝關節軸70一端相連的踝電機71、裝設有跗骨板3的跗骨軸60、工字形跖骨板2、裝設于工字形跖骨板2上與跗骨軸60一端相連的跗骨電機61、沿同一直線分別裝設于工字形跖骨板2前后兩側的腳趾軸A16和腳趾軸B17、裝設于腳趾軸A16上的并聯腳趾A、裝設于腳趾軸B17上的并聯腳趾B、裝設于工字形跖骨板2上與腳趾軸A16相連的腳趾電機A18、裝設于工字形跖骨板2上與腳趾軸B17相連的腳趾電機B19，還包括裝設于工字形跖骨板2與腳趾軸B17之間的腳趾扭轉彈簧A81、裝設于工字形跖骨板2與腳趾軸A16之間的腳趾扭轉彈簧B82、裝設于工字形跖骨板2與跗骨軸60之間的跗跖扭轉彈簧83、裝設于踝關節軸70與跗骨板3之間的踝軸扭轉彈簧84。

參見圖1所示，并聯腳趾A包括依次裝設于腳趾軸A16上的大拇趾11、二拇趾12和三拇趾14；并聯腳趾B包括裝設于腳趾軸B上的四拇趾14和小拇趾15；跗骨軸60的兩端均通過軸承裝設于工字形跖骨板2上，踝關節軸70兩端均通過軸承裝設于跗骨板3上；跗骨板3的右端為凹形，左端為凸形。

工作原理：踝電機71帶動踝關節軸70運動，進而帶動機械小腿4繞跗骨板3轉動，踝軸扭轉彈簧84吸收運動能量；跗骨電機61帶動跗骨軸60轉動，并帶動裝設于跗骨軸60上的跗骨板(3)繞工字形跖骨板(2)轉動，跗跖扭轉彈簧(83)對此運動進行減振；腳趾電機A18和腳趾電機B19分別帶動腳趾軸A16、腳趾軸B17轉動，進而帶動并聯腳趾A、并聯腳趾B獨立地繞工字形跖骨板(2)轉動，轉動產生的振動分別被腳趾扭轉彈簧B82、腳趾扭轉彈簧A81所吸收。