[發明專利]混聯抗沖擊仿人三自由度機械足

有效

• 申請號: 201610093338.5
• 申請日: 2016-02-19
• 公開（公告）號: CN105620577B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 李曉艷;班書昊;蔣學東;何云松;席仁強;徐然
• 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，特指一種混聯抗沖擊仿人三自由度機械足。

背景技術

隨著科技的進步和新材料的研發，智能領域中的仿人機器人顯示出無比的活力。相比傳統的機器人，仿人機器人與人類最為接近。在仿人機器人的機械結構中，機械足的設計異常重要，它不僅關系著整個機器人在行走過程中的平衡性能，而且決定著擬人動作的逼真性。現有仿人機器人的機械足實現了行走，但仍具有一定的缺點：運動自由度較少和抗外力沖擊能力較弱。因此，設計一種具有三個運動自由度、抗沖擊力的機械足具有十分重要的意義。

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、具有三個運動自由度和抗沖擊性能、混聯模式的仿人機器人足。

為了解決上述問題，本發明提出的解決方案為：一種混聯抗沖擊仿人三自由度機械足，它包括機械小腿、腳底板、與所述機械小腿下端相鉸連的跗骨架、與所述跗骨架相鉸連的跖骨架、與所述跖骨架相鉸連的并聯腳趾。

所述跗骨架為由跗骨桿A、跗骨桿B和跗骨桿C組成的三角形架；所述跖骨架為由跖骨桿A、跖骨桿B和跖骨桿C組成的三角形架；所述并聯腳趾包括依次裝設于趾軸上的大拇趾、二拇趾、三拇趾、四拇趾和小拇趾。

所述機械小腿與所述跗骨桿B之間裝設有扭轉彈簧A，所述跗骨桿A與所述跖骨桿B之間裝設有扭轉彈簧B，所述并聯腳趾與所述跖骨桿A之間裝設有扭轉彈簧C。

所述腳底板與所述跖骨桿A之間裝設有橡膠柱A和橡膠柱B，所述橡膠柱A與橡膠柱B高度相等；拉伸彈簧A和拉伸彈簧B分別裝設于所述橡膠柱A和橡膠柱B的外側；所述拉伸彈簧A和拉伸彈簧B的兩端均分別連接所述跖骨桿A和所述腳底板，且始終處于受拉伸狀態。

所述跖骨桿A包括第一跖骨桿A和第二跖骨桿A；所述第一跖骨桿A和第二跖骨桿A均裝設于所述趾軸上，且位于所述并聯腳趾的外側。

本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果：

(1)本發明的混聯抗沖擊仿人三自由度機械足，設有跗骨架、跖骨架和并聯腳趾，能夠很好地模仿出人足行走時的運動姿態。

(2)本發明的混聯抗沖擊仿人三自由度機械足，還設有三個扭轉彈簧和兩個拉伸彈簧，以及兩根橡膠柱，能夠有效地吸收來自地面的沖擊能量和運動過程中產生的振動能量。由此可知，本發明結構合理、具有三個運動自由度和抗沖擊性能，借助混聯模式實現了人足的運動姿態模擬和抗沖擊性能模擬。

附圖說明

圖1是本發明的混聯抗沖擊仿人三自由度機械足的結構原理圖。

圖2是本發明的并聯腳趾的結構示意圖。

圖中，1—機械小腿；2—扭轉彈簧A；31—跗骨桿A；32—跗骨桿B；33—跗骨桿C；4—扭轉彈簧B；51—跖骨桿A；52—跖骨桿B；53—跖骨桿C；6—扭轉彈簧C；7—并聯腳趾；70—趾軸；71—大拇趾；72—二拇趾；73—三拇趾；74—四拇趾；75—小拇趾；8—橡膠柱A；9—橡膠柱B；10—腳底板；11—拉伸彈簧A；12—拉伸彈簧B；511—第一跖骨桿A；512—第二跖骨桿A。

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。

結合圖1和圖2，本發明的混聯抗沖擊仿人三自由度機械足，包括機械小腿1、腳底板10、與機械小腿1下端相鉸連的跗骨架、與跗骨架相鉸連的跖骨架、與跖骨架相鉸連的并聯腳趾7；跗骨架為由跗骨桿A31、跗骨桿B32和跗骨桿C33組成的三角形架；跖骨架為由跖骨桿A51、跖骨桿B52和跖骨桿C53組成的三角形架；并聯腳趾7包括依次裝設于趾軸70上的大拇趾71、二拇趾72、三拇趾73、四拇趾74和小拇趾75。

結合圖1和圖2，機械小腿1與跗骨桿B32之間裝設有扭轉彈簧A2，跗骨桿A31與跖骨桿B52之間裝設有扭轉彈簧B4，并聯腳趾7與跖骨桿A51之間裝設有扭轉彈簧C6；腳底板10與跖骨桿A51之間裝設有橡膠柱A8和橡膠柱B9，橡膠柱A8與橡膠柱B9高度相等；拉伸彈簧A11和拉伸彈簧B12分別裝設于橡膠柱A8和橡膠柱B9的外側；拉伸彈簧A11和拉伸彈簧B12的兩端均分別連接跖骨桿A51和腳底板10，且始終處于受拉伸狀態；跖骨桿A51包括第一跖骨桿A511和第二跖骨桿A512；第一跖骨桿A511和第二跖骨桿A512均裝設于趾軸70上，且位于并聯腳趾7的外側。

工作原理：行走過程中，來自地面的沖擊力使得橡膠柱A8和橡膠柱B9發生壓縮變形，從而起到抗沖擊效果；機械小腿1與跗骨架發生相對運動時，運動產生的沖擊力被扭轉彈簧A2所吸收；跗骨架與跖骨架發生相對運動時，沖擊能量被扭轉彈簧B4所吸收；并聯腳趾7繞趾軸70運動時，沖擊能量被扭轉彈簧C6所吸收。