[發(fā)明專利]抗沖擊四自由度并聯(lián)仿人機械足

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610093838.9
• 申請日: 2016-02-19
• 公開（公告）號: CN105620578B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)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(quán)）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(shù)領域

本發(fā)明主要涉及仿人機器人領域，特指一種抗沖擊四自由度并聯(lián)仿人機械足。

背景技術(shù)

在智能研究領域，機器人的研究已經(jīng)成為熱點之一，尤其是仿人機器人的研究。從生物學的角度而言，仿人機械足需要具有四個自由度以上，才能較好地模擬人足的運動特征。現(xiàn)有技術(shù)的機械足雖然實現(xiàn)了行走過程，但由于運動自由度較少，難以模擬人足的細致動作，無法實現(xiàn)人足的沖擊力吸能過程。因此，設計一種具有四個自由度、并自動吸收沖擊能量的機械足具有重要的價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明需解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)合理、運行平穩(wěn)、具有四個自由度和抗沖擊功能、并聯(lián)模式的仿人機器人足。

為了解決上述問題，本發(fā)明提出的解決方案為：一種抗沖擊四自由度并聯(lián)仿人機械足，它包括機械小腿、正交踝關節(jié)軸、跗骨桿、通過跗跖鉸鏈裝設于所述跗骨桿左端的跖骨桿、通過跖趾鉸鏈裝設于所述跖骨桿上的腳趾、裝設于所述跖骨桿底部的弓形腳底板、腳背面、兩端分別與所述腳背面和所述跖骨桿4相連的橡膠支柱。

所述正交踝關節(jié)軸包括主軸架、踝主軸A、踝主軸B、螺栓和電機；所述踝主軸A垂直通過所述踝主軸B，所述踝主軸B的兩端分別通過兩軸承裝設于所述機械小腿和所述主軸架上；所述螺栓的兩端分別連接所述機械小腿和所述主軸架，所述電機裝設于所述主軸架上，其輸出軸與所述踝主軸B的下端相連。

所述腳趾與所述跖骨桿之間裝設有腳趾彈簧，所述腳背面與所述跖骨桿之間裝設有跖骨上彈簧A和跖骨上彈簧B，所述弓形腳底板為上凸形彈性金屬板，所述橡膠支柱位于所述跖骨上彈簧A與所述跖骨上彈簧B之間；所述腳背面的右端采用跗骨彈簧與所述跗骨桿相連；所述弓形腳底板的左右兩端分別通過跖骨下彈簧A、跖骨下彈簧B與所述跖骨桿相連。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果：

(1)本發(fā)明的抗沖擊四自由度并聯(lián)仿人機械足，具有四個運動自由度，能夠高度模仿人足行走過程中的運動姿態(tài)和運動細節(jié)。

(2)本發(fā)明的抗沖擊四自由度并聯(lián)仿人機械足，還設有多個彈簧，足部部件相對運動時產(chǎn)生的沖擊能量可以被彈簧充分吸收，從而延長了整體壽命。由此可知，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單合理、運行平穩(wěn)、具有四個自由度和抗沖擊功能、能夠高度模仿人足行走過程中的運動姿態(tài)和抗沖擊特征。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的抗沖擊四自由度并聯(lián)仿人機械足的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖中，1—機械小腿；20—踝主軸A；21—踝主軸B；22—螺栓；23—主軸架；24—軸承；25—電機；3—跗骨桿；30—跗跖鉸鏈；31—跗骨彈簧；4—跖骨桿；40—跖趾鉸鏈；41—跖骨上彈簧A；42—跖骨下彈簧A；43—跖骨上彈簧B；44—跖骨下彈簧B；5—腳趾；51—腳趾彈簧；6—橡膠支柱；7—腳背面；8—弓形腳底板。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。

參見圖1所示，本發(fā)明的抗沖擊四自由度并聯(lián)仿人機械足，包括機械小腿1、正交踝關節(jié)軸、跗骨桿3、通過跗跖鉸鏈30裝設于跗骨桿3左端的跖骨桿4、通過跖趾鉸鏈40裝設于跖骨桿4上的腳趾5、裝設于跖骨桿4底部的弓形腳底板8、腳背面7、兩端分別與腳背面7和跖骨桿4相連的橡膠支柱6。

參見圖1所示，正交踝關節(jié)軸包括主軸架23、踝主軸A20、踝主軸B21、螺栓22和電機25；踝主軸A20垂直通過踝主軸B21，踝主軸B21的兩端分別通過兩軸承24裝設于機械小腿1和主軸架23上；螺栓22的兩端分別連接機械小腿1和主軸架23，電機25裝設于主軸架23上，其輸出軸與踝主軸B21的下端相連。

參見圖1所示，腳趾5與跖骨桿4之間裝設有腳趾彈簧51，腳背面7與跖骨桿4之間裝設有跖骨上彈簧A41和跖骨上彈簧B43，弓形腳底板8為上凸形彈性金屬板，橡膠支柱6位于跖骨上彈簧A41與跖骨上彈簧B43之間；腳背面7的右端采用跗骨彈簧31與跗骨桿3相連；弓形腳底板8的左右兩端分別通過跖骨下彈簧A42、跖骨下彈簧B44與跖骨桿4相連。

工作原理：腳趾5可繞跖趾鉸鏈40轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)第一自由度運動；跖骨桿4可繞跗跖鉸鏈30轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)第二自由度運動；跗骨桿3可繞踝主軸A20轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)第三自由度運動；電機25帶動踝主軸B21轉(zhuǎn)動，進而帶動踝主軸A20和跗骨桿3繞機械小腿1的軸線旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)第四自由度運動。