[发明专利]四自由度仿人并联减振机械足

说明书

技术领域

本发明主要涉及仿人机器人领域，特指一种四自由度仿人并联减振机械足。

背景技术

从仿生学的角度来讲，研究仿人机器人意义重大，它不仅可以服务人类，而且可以指导生物学的发展。仿人机器人最重要的特征是模仿人类的复杂动作和姿态，为了实现这一目标，模仿人足的机械足设计成为一个重要的环节。现有技术的机械足因运动自由度较少，无法模拟出真实的人足运动，且隔振效果不好。因此，亟需设计一种更多自由度的机械足，以便适应复杂的地面环境，模拟出人类行走的细微动作。

发明内容

本发明需解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构合理、具有四个运动自由度和减振功能、模仿效果更好的并联模式仿人机器人足。

为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种四自由度仿人并联减振机械足，它包括装设有机械小腿的踝关节轴、跗骨板、装设于所述跗骨板上与所述踝关节轴一端相连的踝电机、装设有所述跗骨板的跗骨轴、工字形跖骨板、装设于所述工字形跖骨板上与所述跗骨轴一端相连的跗骨电机、沿同一直线分别装设于所述工字形跖骨板前后两侧的脚趾轴A和脚趾轴B、装设于所述脚趾轴A上的并联脚趾A、装设于所述脚趾轴B上的并联脚趾B、装设于所述工字形跖骨板上与所述脚趾轴A相连的脚趾电机A、装设于所述工字形跖骨板上与所述脚趾轴B相连的脚趾电机B，还包括装设于所述工字形跖骨板与所述脚趾轴B之间的脚趾扭转弹簧A、装设于所述工字形跖骨板与所述脚趾轴A之间的脚趾扭转弹簧B、装设于所述工字形跖骨板与所述跗骨轴之间的跗跖扭转弹簧、装设于所述踝关节轴与所述跗骨板之间的踝轴扭转弹簧。

所述并联脚趾包括依次装设于所述脚趾轴A上的大拇趾、二拇趾和三拇趾；所述并联脚趾B包括装设于所述脚趾轴B上的四拇趾和小拇趾；所述跗骨轴的两端均通过轴承装设于所述工字形跖骨板上，所述踝关节轴两端均通过轴承装设于所述跗骨板上；所述跗骨板的右端为凹形，左端为凸形。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明的四自由度仿人并联减振机械足，设有并联脚趾A和并联脚趾B，并联脚趾A与并联脚趾B之间能够发生相应运动，可以更加真实地模拟出人足的脚趾运动姿态。

(2)本发明的四自由度仿人并联减振机械足，还设有趾扭转弹簧A、脚趾扭转弹簧B、跗跖扭转弹簧和踝轴扭转弹簧，采用并联减振的模式实现了减振隔振效果。由此可知，本发明结构简单、具有四个运动自由度和减振功能、实现了人足的运动姿态模拟。

附图说明

图1是本发明的四自由度仿人并联减振机械足的结构原理图。

图中，11—大拇趾；12—二拇趾；13—三拇趾；14—四拇趾；15—小拇趾；16—脚趾轴A；17—脚趾轴B；18—脚趾电机A；19—脚趾电机B；2—工字形跖骨板；3—跗骨板；4—机械小腿；5—轴承；60—跗骨轴；61—跗骨电机；70—踝关节轴；71—踝电机；81—脚趾扭转弹簧A；82—脚趾扭转弹簧B；83—跗跖扭转弹簧；84—踝轴扭转弹簧。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明的四自由度仿人并联减振机械足，包括装设有机械小腿4的踝关节轴70、跗骨板3、装设于跗骨板3上与踝关节轴70一端相连的踝电机71、装设有跗骨板3的跗骨轴60、工字形跖骨板2、装设于工字形跖骨板2上与跗骨轴60一端相连的跗骨电机61、沿同一直线分别装设于工字形跖骨板2前后两侧的脚趾轴A16和脚趾轴B17、装设于脚趾轴A16上的并联脚趾A、装设于脚趾轴B17上的并联脚趾B、装设于工字形跖骨板2上与脚趾轴A16相连的脚趾电机A18、装设于工字形跖骨板2上与脚趾轴B17相连的脚趾电机B19，还包括装设于工字形跖骨板2与脚趾轴B17之间的脚趾扭转弹簧A81、装设于工字形跖骨板2与脚趾轴A16之间的脚趾扭转弹簧B82、装设于工字形跖骨板2与跗骨轴60之间的跗跖扭转弹簧83、装设于踝关节轴70与跗骨板3之间的踝轴扭转弹簧84。

参见图1所示，并联脚趾A包括依次装设于脚趾轴A16上的大拇趾11、二拇趾12和三拇趾14；并联脚趾B包括装设于脚趾轴B上的四拇趾14和小拇趾15；跗骨轴60的两端均通过轴承装设于工字形跖骨板2上，踝关节轴70两端均通过轴承装设于跗骨板3上；跗骨板3的右端为凹形，左端为凸形。

工作原理：踝电机71带动踝关节轴70运动，进而带动机械小腿4绕跗骨板3转动，踝轴扭转弹簧84吸收运动能量；跗骨电机61带动跗骨轴60转动，并带动装设于跗骨轴60上的跗骨板(3)绕工字形跖骨板(2)转动，跗跖扭转弹簧(83)对此运动进行减振；脚趾电机A18和脚趾电机B19分别带动脚趾轴A16、脚趾轴B17转动，进而带动并联脚趾A、并联脚趾B独立地绕工字形跖骨板(2)转动，转动产生的振动分别被脚趾扭转弹簧B82、脚趾扭转弹簧A81所吸收。