[發明專利]高頻串聯仿人四自由度機械足

有效

• 申請號: 201610094140.9
• 申請日: 2016-02-19
• 公開（公告）號: CN105564531B
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 班書昊;蔣學東;李曉艷;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，特指一種高頻串聯仿人四自由度機械足。

背景技術

當前仿人機器人的研究受到普遍的關注，并成為智能機器人領域中最為活躍的熱點之一。與傳統的機器人相比，仿人機器人的動作與人類動作最為接近，也更能適應人類日常生活環境。在仿人機器人結構中，機械足的設計尤為重要，這是因為仿人機器人在行走過程中，不僅要模仿人足的運動過程，而且還是模擬出人類的快速行走。現有技術的機械足雖然實現了行走過程，但仍然存在著一定的缺點：自由度偏少和無法實現快速高頻行走。因此，設計一種能夠快速行走的四個自由度的機械足具有一定的價值。

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、仿人效果更好、具有四個自由度和高頻運動特性、串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：一種高頻串聯仿人四自由度機械足，它包括跗骨板、跖骨板、腳趾、連接所述跗骨板與機械小腿的踝關節、連接所述跗骨板與所述跖骨板的跗骨關節、連接所述跖骨板與所述腳趾的趾關節。

所述踝關節包括裝設于所述跗骨板上的踝齒輪軸A、踝齒輪軸B和U型架A，裝設于所述U型架A上的電機A，裝設有所述踝齒輪軸A的踝轉軸，連接所述機械小腿與軸承架的螺栓，輸出軸與所述踝轉軸相連的電機D；所述踝齒輪軸A垂直于所述踝轉軸；所述電機A的輸出軸與所述踝齒輪軸B的一端相連；所述踝齒輪軸A與所述踝齒輪軸B相嚙合傳動。

所述跗骨關節包括裝設于所述跗骨板上的跗骨齒輪軸A和跗骨齒輪軸B、裝設于所述U型架B上的電機B；所述跗骨齒輪軸A與所述跗骨齒輪軸B相嚙合傳動，所述電機B的輸出軸與所述跗骨齒輪軸A的一端相連。

所述趾關節包括裝設于所述跖骨板上的趾齒輪軸A和趾齒輪軸B、裝設于所述跖骨板上的U型架C、裝設于所述U型架C上的電機C；所述電機C的輸出軸與所述趾齒輪軸A的一端相連；所述趾齒輪軸A與所述趾齒輪軸B相嚙合；所述腳趾裝設于所述趾齒輪軸B上，所述跖骨板裝設于所述跗骨齒輪軸B上，所述踝齒輪軸A垂直裝設于所述踝轉軸上；所述趾齒輪軸A的齒輪半徑等于所述趾齒輪軸B的齒輪半徑的三倍；所述跗骨齒輪軸A的齒輪半徑等于所述跗骨齒輪軸B齒輪半徑的四倍；所述踝齒輪軸B的齒輪半徑等于所述踝齒輪軸A的齒輪半徑的四倍。

本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果：

(1)本發明的高頻串聯仿人四自由度機械足，設有四個電機，控制四個自由度的運動，能夠高度模仿人足行走時的運動姿態。

(2)本發明的高頻串聯仿人四自由度機械足，還設有三組包含齒輪的齒輪軸，通過齒輪軸的增速運動，實現高頻響應特征。由此可知，本發明結構合理、仿人效果更好、具有四個自由度和高頻運動特性。

附圖說明

圖1是本發明的高頻串聯仿人四自由度機械足的結構剖視圖。

圖2是本發明的踝關節結構原理示意圖。

圖中，1—機械小腿；2—跗骨板；3—跖骨板；4—腳趾；50—踝齒輪軸A；51—踝齒輪軸B；52—U型架A；53—電機A；60—踝轉軸；61—軸承架；62—螺栓；63—電機D；70—跗骨齒輪軸A；71—跗骨齒輪軸B；72—U型架B；73—電機B；80—趾齒輪軸A；81—趾齒輪軸B；82—U型架C；83—電機C；9—軸承。

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和圖2所示，本發明的高頻串聯仿人四自由度機械足，包括跗骨板2、跖骨板3、腳趾4、連接跗骨板2與機械小腿1的踝關節、連接跗骨板2與跖骨板3的跗骨關節、連接跖骨板3與腳趾4的趾關節。

參見圖1和圖2所示，踝關節包括裝設于跗骨板2上的踝齒輪軸A50、踝齒輪軸B51和U型架A52，裝設于U型架A52上的電機A53，裝設有踝齒輪軸A50的踝轉軸60，連接機械小腿1與軸承架61的螺栓62，輸出軸與踝轉軸60相連的電機D63；踝齒輪軸A50垂直于踝轉軸60；電機A53的輸出軸與踝齒輪軸B51的一端相連；踝齒輪軸A50與踝齒輪軸B51相嚙合傳動。

參見圖1和圖2所示，跗骨關節包括裝設于跗骨板2上的跗骨齒輪軸A70和跗骨齒輪軸B71、裝設于U型架B72上的電機B73；跗骨齒輪軸A70與跗骨齒輪軸B71相嚙合傳動，電機B73的輸出軸與跗骨齒輪軸A70的一端相連。