[发明专利]仿人机器人四自由度混联抗冲击机械足

说明书

技术领域

本发明主要涉及仿人机器人领域，特指一种仿人机器人四自由度混联抗冲击机械足。

背景技术

作为智能机器人领域中的热点之一，仿人机器人有着与人类更为相似的结构特征，得到了普遍的关注和重视。从仿生学的角度而言，实现人类复杂动作或姿态的前提条件是模仿人足的机械足的设计。现有技术的机械足虽然实现了简单的行走过程，但无法模拟人类在行走过程中遇到复杂地面时的细微动作，即无法抵抗行走过程中产生的冲击力。因此，设计一种具有四个运动自由度、通过混联结构实现冲击能量吸收的机械足具有十分重要的价值。

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、具有抗冲击性能、四个运动自由度混联模式的仿人机器人足。

为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种仿人机器人四自由度混联抗冲击机械足，它包括机械小腿、跗骨架、连接所述机械小腿与所述跗骨架的踝轴A和踝轴B、跖骨架、脚趾、连接所述脚趾与所述跖骨架的趾关节、脚底板、装设于所述脚底板与所述跗骨架之间的两根抗压橡胶柱和两根抗拉弹簧、装设于所述脚趾与跖骨杆C之间的扭转弹簧B、装设于所述跗骨杆C与所述跖骨杆A之间的扭转弹簧A。

所述跗骨架包括跗骨杆A、跗骨杆B和跗骨杆C；所述跗骨杆A、跗骨杆B、跗骨杆C和跖骨杆A组成平行四边形；所述跖骨架包括跖骨杆A、跖骨杆B和跖骨杆C；所述跖骨杆A、跖骨杆B和跖骨杆C组成三角形；所述两根抗拉弹簧装设于所述两根抗压橡胶柱的外侧，且始终处于拉伸受力状态。

所述机械小腿可绕踝轴A转动；所述踝轴B正交于所述踝轴A，所述机械小腿可绕踝轴B实现扭转运动；所述跗骨杆C、所述跖骨杆A与所述跖骨杆C通过铰链A相连；所述跗骨杆A与所述跗骨杆B通过铰链B相连；所述跖骨杆A、所述跖骨杆B与所述跗骨杆B之间通过铰链C相连。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明的仿人机器人四自由度混联抗冲击机械足，设有踝轴A、踝轴B、趾关节，具有四个运动自由度，可高度模仿人足行走时的运动姿态。

(2)本发明的仿人机器人四自由度混联抗冲击机械足，还设有抗拉弹簧和扭转弹簧，用于吸收振动；同时设有抗压橡胶柱，用于吸收来自地面的冲击力。由此可知，本发明结构简单合理、具有抗冲击性能和四个运动自由度，实现了对人足行走时的运动姿态高度模仿。

附图说明

图1是本发明的仿人机器人四自由度混联抗冲击机械足的结构原理图。

图中，1—机械小腿；20—踝轴A；21—踝轴B；31—跗骨杆A；32—跗骨杆B；33—跗骨杆C；34—扭转弹簧A；41—跖骨杆A；42—跖骨杆B；43—跖骨杆C；5—脚趾；60—趾关节；61—扭转弹簧B；7—铰链A；8—铰链B；9—铰链C；10—抗拉弹簧；11—抗压橡胶柱；12—脚底板。

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，本发明的仿人机器人四自由度混联抗冲击机械足，包括机械小腿1、跗骨架、连接机械小腿1与跗骨架的踝轴A20和踝轴B21、跖骨架、脚趾5、连接脚趾5与跖骨架的趾关节60、脚底板12、装设于脚底板12与跗骨架之间的两根抗压橡胶柱11和两根抗拉弹簧10、装设于脚趾5与跖骨杆C43之间的扭转弹簧B61、装设于跗骨杆C33与跖骨杆A41之间的扭转弹簧A34。

参见图1所示，跗骨架包括跗骨杆A31、跗骨杆B32和跗骨杆C33；跗骨杆A31、跗骨杆B32、跗骨杆C33和跖骨杆A41组成平行四边形；跖骨架包括跖骨杆A41、跖骨杆B42和跖骨杆C43；跖骨杆A41、跖骨杆B42和跖骨杆C43组成三角形；两根抗拉弹簧10装设于两根抗压橡胶柱11的外侧，且始终处于拉伸受力状态。

参见图1所示，机械小腿1可绕踝轴A20转动；踝轴B21正交于踝轴A20，机械小腿1可绕踝轴B21实现扭转运动；跗骨杆C33、跖骨杆A41与跖骨杆C43通过铰链A7相连；跗骨杆A31与跗骨杆B32通过铰链B8相连；跖骨杆A41、跖骨杆B42与跗骨杆B32之间通过铰链C9相连。

工作原理：脚趾5可绕趾关节60转动，跗骨架可绕跖骨架转动，机械小腿1可绕踝轴A20转动，同时可绕踝轴B21扭转运动；扭转弹簧A60和扭转弹簧B61分别吸收运动过程中的振动，抗压橡胶柱11发生弹性变形时，可吸收来自地面的冲击力。