[發(fā)明專利]仿人機(jī)器人三自由度串聯(lián)高頻機(jī)械足

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610094104.2
• 申請日: 2016-02-19
• 公開（公告）號: CN105620580B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 班書昊;蔣學(xué)東;李曉艷;何云松;席仁強(qiáng);徐然
• 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(jī)器人領(lǐng)域，特指一種仿人機(jī)器人三自由度串聯(lián)高頻機(jī)械足。

背景技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，仿人機(jī)器人的研究已經(jīng)成為智能機(jī)器人領(lǐng)域中最為活躍的熱點之一。與傳統(tǒng)的機(jī)器人相比，仿人機(jī)器人需要模仿人類的復(fù)雜運(yùn)動，以便適應(yīng)復(fù)雜的工作環(huán)境。在仿人機(jī)器人設(shè)計中，機(jī)械足的設(shè)計尤為重要，因為它決定著機(jī)器人的運(yùn)動速度、平衡程度和擬人程度。因此，為了更好地模擬人足行走，需有適當(dāng)增加機(jī)械足的運(yùn)動自由度。現(xiàn)有的仿人機(jī)械足具有運(yùn)動不靈活、模仿程度不逼真等缺點。因此，設(shè)計一種具有較多自由度、快速行走的機(jī)械足意義重大。

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、具有三個運(yùn)動自由度和高頻響應(yīng)特征、串聯(lián)模式的仿人機(jī)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(jī)器人三自由度串聯(lián)高頻機(jī)械足，它包括腳背面、腳底板、跗骨、跖骨、跖骨架、腳趾、踝軸、踝齒輪A、踝齒輪B、踝電機(jī)、跗骨軸、跗骨齒輪A、跗骨齒輪B、跗電機(jī)、趾軸、趾齒輪A、趾齒輪B和趾電機(jī)。

所述踝齒輪B、踝齒輪A分別裝設(shè)于所述跗骨的一端、機(jī)械小腿的末端上；所述跗骨齒輪B、所述跗骨齒輪A分別裝設(shè)于所述跖骨的一端、所述跗骨的另一端上；所述趾齒輪B、所述趾齒輪A分別裝設(shè)于所述跖骨的另一端、所述腳趾的端部上；所述踝電機(jī)、所述跗電機(jī)和所述趾電機(jī)的輸出軸分別與所述踝齒輪B、所述跗骨齒輪B、所述趾齒輪B相連；所述跖骨架的上、下兩端分別裝設(shè)有所述腳背面和所述腳底板；所述跖骨裝設(shè)于所述跖骨架上。

所述機(jī)械小腿通過所述踝軸與所述跗骨的一端相鉸接，所述跖骨通過所述跗骨軸與所述跖骨的另一端相鉸接，所述腳趾通過所述趾軸與所述跗骨的另一端相鉸接；所述踝齒輪A與所述踝齒輪B相嚙合傳動，且前者的半徑等于后者半徑的三分之一；所述跗骨齒輪A與所述跗骨齒輪B相嚙合傳動，且前者的半徑等于后者半徑的三分之一；所述趾齒輪A與所述趾齒輪B相嚙合傳動，且前者的半徑等于所述后者半徑的二分之一；所述腳底板采用高彈性金屬薄板制作，彎曲成弓形。

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(jī)器人三自由度串聯(lián)高頻機(jī)械足，設(shè)有三個電機(jī)和三對相嚙合傳動的齒輪，可以實現(xiàn)高頻運(yùn)動響應(yīng)。

(2)本發(fā)明的仿人機(jī)器人三自由度串聯(lián)高頻機(jī)械足，設(shè)有三個轉(zhuǎn)動自由度，可以模仿人足的運(yùn)動細(xì)節(jié)；由此可知，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單合理、具有三個運(yùn)動自由度和高頻響應(yīng)特征、能夠較好地模擬出人足行走時的運(yùn)動姿態(tài)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的仿人機(jī)器人三自由度串聯(lián)高頻機(jī)械足的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖中，1—機(jī)械小腿；11—踝軸；12—踝齒輪A；13—踝齒輪B；14—踝電機(jī)；2—跗骨；21—跗骨軸；22—跗骨齒輪A；23—跗骨齒輪B；24—跗電機(jī)；3—跖骨；4—腳趾；41—趾軸；42—趾齒輪A；43—趾齒輪B；44—趾電機(jī)；5—跖骨架；6—腳背面；7—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(jìn)一步詳細(xì)說明。

參見圖1所示，本發(fā)明的仿人機(jī)器人三自由度串聯(lián)高頻機(jī)械足，包括腳背面6、腳底板7、跗骨2、跖骨3、跖骨架5、腳趾4、踝軸11、踝齒輪A12、踝齒輪B13、踝電機(jī)14、跗骨軸21、跗骨齒輪A22、跗骨齒輪B23、跗電機(jī)24、趾軸41、趾齒輪A42、趾齒輪B43和趾電機(jī)44；踝齒輪B13、踝齒輪A12分別裝設(shè)于跗骨2的一端、機(jī)械小腿1的末端上。

參見圖1所示，跗骨齒輪B23、跗骨齒輪A22分別裝設(shè)于跖骨3的一端、跗骨2的另一端上；趾齒輪B43、趾齒輪A42分別裝設(shè)于跖骨3的另一端、腳趾4的端部上；踝電機(jī)14、跗電機(jī)24和趾電機(jī)44的輸出軸分別與踝齒輪B13、跗骨齒輪B23、趾齒輪B43相連；跖骨架5的上、下兩端分別裝設(shè)有腳背面6和腳底板7；跖骨3裝設(shè)于跖骨架5上；機(jī)械小腿1通過踝軸11與跗骨2的一端相鉸接，跖骨3通過跗骨軸21與跗骨2的另一端相鉸接，腳趾4通過趾軸41與跖骨3的另一端相鉸接。

參見圖1所示，踝齒輪A12與踝齒輪B13相嚙合傳動，且前者的半徑等于后者半徑的三分之一；跗骨齒輪A22與跗骨齒輪B23相嚙合傳動，且前者的半徑等于后者半徑的三分之一；趾齒輪A42與趾齒輪B43相嚙合傳動，且前者的半徑等于后者半徑的二分之一；腳底板7采用高彈性金屬薄板制作，彎曲成弓形。

工作原理：踝電機(jī)14帶動踝齒輪B13轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動踝齒輪A12和機(jī)械小腿1繞踝軸11轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)機(jī)械小腿1與跗骨2之間的相對轉(zhuǎn)動；跗電機(jī)24帶動跗骨齒輪B23轉(zhuǎn)動，并通過跗骨齒輪A22帶動跗骨2繞跗骨軸21轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)跗骨2與跖骨3之間的相對轉(zhuǎn)動；趾電機(jī)44帶動趾齒輪B43轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動趾齒輪A42和腳趾4繞趾軸41轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)腳趾4與跖骨3之間的相對轉(zhuǎn)動。