[實用新型]一種仿貓爪伸縮特性的機械足

有效

• 申請號: 201720020996.1
• 申請日: 2017-01-09
• 公開（公告）號: CN206336346U
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發明（設計）人: 李露;趙家軒;馮寶林
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司34101
• 代理人: 何梅生

技術領域

本實用新型涉及一種仿貓爪伸縮特性的機械足，屬于機械仿生領域。

背景技術

近年來，科學技術的進步推動了移動機器人的發展，越來越多的移動機器人被人們運用到日常生活和工業生產當中。對于一些較為復雜的作業環境，單一的地面移動或爬壁機器人無法完成任務，因此人們對移動機器人的性能、體積和結構等方面提出了更高的要求。結合仿生學設計相關結構是當前移動機器人的發展趨勢之一。

眾所周知，貓的爪子具有伸縮自如的特性，在休息、行走時爪子一般呈收縮狀態，這樣可以減少摩擦，節省體力；在捕獵、攀爬時，爪子呈伸展狀態，起到輔助作用。貓的腳底有肉墊，具有消音減震的效果。

中國專利CN102267507A，公開了一種攀爬行走雙模式仿生貓爪機構，包括掌骨和三個指節骨，三個指節骨均由單獨的電機通過蝸輪蝸桿傳動裝置進行驅動，利用蝸輪蝸桿傳動裝置使各指節骨向下彎曲或向上伸展，實現貓爪在粗糙表明攀爬與穩定行走兩種活動的模式轉換，該機構雖然在結構上仿貓爪，但在運動方式上并未仿貓爪伸縮特性，同時，其用于驅動指節骨轉動的電機數量達到十二只之多，不僅存在各電機的協同控制問題，而且使得貓爪整體體積大、重量大，并不能真正達到仿貓爪的輕便性。

實用新型內容

本實用新型是為避免上述現有技術所存在的不足，提供一種仿貓爪伸縮特性的機械足，以期真正達到仿貓爪的伸縮特性，以及其輕便性，簡化控制。

本實用新型為解決技術問題采用如下技術方案：

本實用新型仿貓爪伸縮特性的機械足，包括腳掌和腳趾，其結構特點是：設置腳趾為三趾節，以所述三趾節的伸縮運動獲得仿貓爪的伸縮特性；

所述三趾節分別是根趾節、中趾節和前趾節；所述根趾節的尾端通過第一鉸接桿鉸接在腳掌的前端，根趾節的前端通過第二鉸接桿與中趾節的尾端鉸接，中趾節的前端通過第三鉸接桿與前趾節的尾端鉸接，使得所述根趾節與中趾節鉸接成“∧”形結構，中趾節與前趾節鉸接成“∨”形結構；在所述前趾節的前端固定連接呈鉤的腳爪；

所述伸縮式運動是指：利用驅動機構同步驅動腳趾中的三趾節，使得所述“∧”形結構與“∨”形結構同步縮小夾角，實現腳趾在長度上的收縮，且腳爪上抬；或是，利用驅動機構同步驅動腳趾中的三趾節，使得所述“∧”形結構與“∨”形結構同步增大夾角，實現腳趾在長度上的伸展，且腳爪下鉤。

本實用新型仿貓爪伸縮特性的機械足的結構特點也在于：所述驅動機構是固定安裝在腳掌的內腔中的電機，電機的轉動輸出通過傘齒輪轉向傳遞至第一鉸接桿，在所述第一鉸接桿與第二鉸接桿之間設置第一皮帶傳動機構，在所述第二鉸接桿與第三鉸接桿之間設置第二皮帶傳動機構；所述第一鉸接桿與腳掌為可轉動的鉸接，與根趾節為固定連接；所述第二鉸接桿與根趾節為可轉動的鉸接，與中趾節為固定連接；所述第三鉸接桿與中趾節為可轉動的鉸接，與前趾節為固定連接。

本實用新型仿貓爪伸縮特性的機械足的結構特點也在于：所述第一皮帶傳動機構和第二皮帶傳動機構是由主動帶輪、從動帶輪和皮帶構成，所述皮帶設置為交叉帶；所述主動帶輪的直徑大于從動帶輪的直徑。

本實用新型仿貓爪伸縮特性的機械足的結構特點也在于：在所述第二鉸接桿的兩端設置有中節鈕簧，在所述第三鉸接桿的兩端設置有前節鈕簧；利用所述中節鈕簧和前節鈕簧為腳趾的收縮運動提供反向緩沖力，并且在機械足攀爬運動時，為腳趾的伸展提供助力，使腳爪穩固地貼合于攀爬面。

與已有技術相比，本實用新型有益效果體現在：

1、本實用新型以三趾節的伸縮運動真正實現了仿貓爪的伸縮特性；

2、本實用新型在伸縮過程中，其腳趾占位小，大大降低了對于活動所需空間的要求，更加適宜于在狹小空間中運動；

3、本實用新型在收縮狀態下，其腳趾長度的縮短使足部質心向腳掌偏移，提高了相應狀態下腳掌動作的穩定；

4、本實用新型中一根腳趾僅由一只電機進行驅動，通過皮帶傳動實現了各趾節的聯動，其動作準確，控制方式簡單，更極大地減化了結構設置，大幅度減輕重量，縮小體積，輕便靈活，更進一步增強了在狹小空間中的適應性；

5、本實用新型中采用皮帶傳動，改變中心距即可實現各趾骨不同長度的調節，從而適應不同的應用需求；

6、本實用新型中設置的鈕簧為腳爪的收縮運動提供反向緩沖力，當機械足進行攀爬運動時扭簧則能使腳爪更好地貼合攀爬面，可以根據機器人重量、攀爬表面光滑程度等調整扭簧剛度，因此能夠有效避免鉤爪與接觸面的剛性碰撞，提高機械足工作的穩定性和可靠性。

附圖說明

圖1為本實用新型結構示意圖；