[發(fā)明專利]仿人機器人四自由度混聯(lián)抗沖擊機械足

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610094004.X
• 申請日: 2016-02-19
• 公開（公告）號: CN105620579B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李曉艷;班書昊;蔣學(xué)東;何云松;席仁強;譚鄒卿
• 申請（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 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(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及仿人機器人領(lǐng)域，特指一種仿人機器人四自由度混聯(lián)抗沖擊機械足。

背景技術(shù)

作為智能機器人領(lǐng)域中的熱點之一，仿人機器人有著與人類更為相似的結(jié)構(gòu)特征，得到了普遍的關(guān)注和重視。從仿生學(xué)的角度而言，實現(xiàn)人類復(fù)雜動作或姿態(tài)的前提條件是模仿人足的機械足的設(shè)計。現(xiàn)有技術(shù)的機械足雖然實現(xiàn)了簡單的行走過程，但無法模擬人類在行走過程中遇到復(fù)雜地面時的細微動作，即無法抵抗行走過程中產(chǎn)生的沖擊力。因此，設(shè)計一種具有四個運動自由度、通過混聯(lián)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)沖擊能量吸收的機械足具有十分重要的價值。

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、具有抗沖擊性能、四個運動自由度混聯(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：一種仿人機器人四自由度混聯(lián)抗沖擊機械足，它包括機械小腿、跗骨架、連接所述機械小腿與所述跗骨架的踝軸A和踝軸B、跖骨架、腳趾、連接所述腳趾與所述跖骨架的趾關(guān)節(jié)、腳底板、裝設(shè)于所述腳底板與所述跗骨架之間的兩根抗壓橡膠柱和兩根抗拉彈簧、裝設(shè)于所述腳趾與跖骨桿C之間的扭轉(zhuǎn)彈簧B、裝設(shè)于所述跗骨桿C與所述跖骨桿A之間的扭轉(zhuǎn)彈簧A。

所述跗骨架包括跗骨桿A、跗骨桿B和跗骨桿C；所述跗骨桿A、跗骨桿B、跗骨桿C和跖骨桿A組成平行四邊形；所述跖骨架包括跖骨桿A、跖骨桿B和跖骨桿C；所述跖骨桿A、跖骨桿B和跖骨桿C組成三角形；所述兩根抗拉彈簧裝設(shè)于所述兩根抗壓橡膠柱的外側(cè)，且始終處于拉伸受力狀態(tài)。

所述機械小腿可繞踝軸A轉(zhuǎn)動；所述踝軸B正交于所述踝軸A，所述機械小腿可繞踝軸B實現(xiàn)扭轉(zhuǎn)運動；所述跗骨桿C、所述跖骨桿A與所述跖骨桿C通過鉸鏈A相連；所述跗骨桿A與所述跗骨桿B通過鉸鏈B相連；所述跖骨桿A、所述跖骨桿B與所述跗骨桿B之間通過鉸鏈C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)明的仿人機器人四自由度混聯(lián)抗沖擊機械足，設(shè)有踝軸A、踝軸B、趾關(guān)節(jié)，具有四個運動自由度，可高度模仿人足行走時的運動姿態(tài)。

(2)本發(fā)明的仿人機器人四自由度混聯(lián)抗沖擊機械足，還設(shè)有抗拉彈簧和扭轉(zhuǎn)彈簧，用于吸收振動；同時設(shè)有抗壓橡膠柱，用于吸收來自地面的沖擊力。由此可知，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單合理、具有抗沖擊性能和四個運動自由度，實現(xiàn)了對人足行走時的運動姿態(tài)高度模仿。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的仿人機器人四自由度混聯(lián)抗沖擊機械足的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖中，1—機械小腿；20—踝軸A；21—踝軸B；31—跗骨桿A；32—跗骨桿B；33—跗骨桿C；34—扭轉(zhuǎn)彈簧A；41—跖骨桿A；42—跖骨桿B；43—跖骨桿C；5—腳趾；60—趾關(guān)節(jié)；61—扭轉(zhuǎn)彈簧B；7—鉸鏈A；8—鉸鏈B；9—鉸鏈C；10—抗拉彈簧；11—抗壓橡膠柱；12—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)明的仿人機器人四自由度混聯(lián)抗沖擊機械足，包括機械小腿1、跗骨架、連接機械小腿1與跗骨架的踝軸A20和踝軸B21、跖骨架、腳趾5、連接腳趾5與跖骨架的趾關(guān)節(jié)60、腳底板12、裝設(shè)于腳底板12與跗骨架之間的兩根抗壓橡膠柱11和兩根抗拉彈簧10、裝設(shè)于腳趾5與跖骨桿C43之間的扭轉(zhuǎn)彈簧B61、裝設(shè)于跗骨桿C33與跖骨桿A41之間的扭轉(zhuǎn)彈簧A34。

參見圖1所示，跗骨架包括跗骨桿A31、跗骨桿B32和跗骨桿C33；跗骨桿A31、跗骨桿B32、跗骨桿C33和跖骨桿A41組成平行四邊形；跖骨架包括跖骨桿A41、跖骨桿B42和跖骨桿C43；跖骨桿A41、跖骨桿B42和跖骨桿C43組成三角形；兩根抗拉彈簧10裝設(shè)于兩根抗壓橡膠柱11的外側(cè)，且始終處于拉伸受力狀態(tài)。

參見圖1所示，機械小腿1可繞踝軸A20轉(zhuǎn)動；踝軸B21正交于踝軸A20，機械小腿1可繞踝軸B21實現(xiàn)扭轉(zhuǎn)運動；跗骨桿C33、跖骨桿A41與跖骨桿C43通過鉸鏈A7相連；跗骨桿A31與跗骨桿B32通過鉸鏈B8相連；跖骨桿A41、跖骨桿B42與跗骨桿B32之間通過鉸鏈C9相連。

工作原理：腳趾5可繞趾關(guān)節(jié)60轉(zhuǎn)動，跗骨架可繞跖骨架轉(zhuǎn)動，機械小腿1可繞踝軸A20轉(zhuǎn)動，同時可繞踝軸B21扭轉(zhuǎn)運動；扭轉(zhuǎn)彈簧A60和扭轉(zhuǎn)彈簧B61分別吸收運動過程中的振動，抗壓橡膠柱11發(fā)生彈性變形時，可吸收來自地面的沖擊力。