[发明专利]混联低频仿人三自由度机械足

说明书

技术领域

本发明主要涉及仿人机器人领域，特指一种混联低频仿人三自由度机械足。

背景技术

机器人的研究与应用越来越广泛，作为一类特殊的机器人，仿人机器人因其能更好地模拟人类的许多动作，已经成为智能机器人领域中最为活跃的热点之一。机械足是仿人机器人的一个重要结构，它可以模拟人足行走时的动作，控制整个机器人的平衡性能，因而受到广泛的研究。现有的机械足结构过于简单、无法真实地模拟人足行走时的细微动作。因此，设计一种具有更多自由度的低频机械足具有十分重要的意义。

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、具有三个运动自由度和低频运动响应特性、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：一种混联低频仿人三自由度机械足，它包括跗骨架、小腿杆、跖骨板、第一自锁装置、第二自锁装置、第三自锁装置和脚趾。

所述第一自锁装置与所述第二自锁装置、所述第三自锁装置结构完全相同，均包括蜗轮、蜗杆、蜗杆架A、蜗杆架B、装设于所述蜗杆架A上的U型架、装设于所述U型架上的电机；所述蜗轮与所述蜗杆相啮合传动，所述电机的输出轴与所述蜗杆的一端相连；所述蜗杆的两端分别通过两轴承装设于所述蜗杆架A、所述蜗杆架B上。

所述小腿杆装设于所述蜗轮轴A上，所述蜗轮轴A的两端分别通过两轴承装设于所述跗骨架上；所述跖骨板的一端通过蜗轮轴B与所述跗骨架相连，其另一端通过蜗轮轴C与所述脚趾相连。

所述第一自锁装置、所述第二自锁装置和所述第三自锁装置中的三个蜗轮分别装设于所述蜗轮轴A、所述蜗轮轴B和所述蜗轮轴C上；所述脚趾包括大拇趾、二拇趾、三拇趾、四拇趾和小拇趾。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明的混联低频仿人三自由度机械足，设有三个自锁装置，通过三个电机控制脚趾、跗骨架、跖骨板和小腿杆之间的相对运动，有效模拟人足的运动细节。

(2)本发明的自锁装置中包括蜗轮和蜗杆，通过蜗杆带动蜗轮运动，实现了运动的低频响应特征。由此可知，本发明结构合理、具有三个运动自由度和低频运动响应特性，能够很好地模拟人足低速行走时的运动姿态。

附图说明

图1是本发明的混联低频仿人三自由度机械足的结构原理示意图。

图2是本发明的第一自锁装置的结构原理图。

图中，1—小腿杆；2—跗骨架；3—跖骨板；4—第一自锁装置；40—蜗轮轴A；41—蜗轮；42—蜗杆；43—蜗杆架A；44—蜗杆架B；45—U型架；46—电机；5—第二自锁装置；50—蜗轮轴B；6—第三自锁装置；60—蜗轮轴C；7—大拇趾；8—二拇趾；9—三拇趾；10—四拇趾；11—小拇趾。

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。

结合图1和图2，本发明的混联低频仿人三自由度机械足，包括跗骨架2、小腿杆1、跖骨板3、第一自锁装置4、第二自锁装置5、第三自锁装置6和脚趾。

结合图1和图2，第一自锁装置4与第二自锁装置5、第三自锁装置6结构完全相同，均包括蜗轮41、蜗杆42、蜗杆架A43、蜗杆架B44、装设于蜗杆架A43上的U型架45、装设于U型架45上的电机46；蜗轮41与蜗杆42相啮合传动，电机46的输出轴与蜗杆42的一端相连；蜗杆42的两端分别通过两轴承装设于蜗杆架A43、蜗杆架B44上。

结合图1和图2，小腿杆1装设于蜗轮轴A40上，蜗轮轴A40的两端分别通过两轴承装设于跗骨架2上；跖骨板3的一端通过蜗轮轴B50与跗骨架2相连，其另一端通过蜗轮轴C60与脚趾相连。

结合图1和图2，第一自锁装置4、第二自锁装置5和第三自锁装置6中的三个蜗轮分别装设于蜗轮轴A40、蜗轮轴B50和蜗轮轴C60上；脚趾包括大拇趾7、二拇趾8、三拇趾9、四拇趾10和小拇趾11。

工作原理：电机46转动，带动蜗杆42转动，进而带动相啮合的蜗轮41转动，从而带动蜗轮轴同步转动，实现运动的低频特性；第一自锁装置4带动蜗轮轴A40运动，实现小腿杆1与跗骨架2之间的相对运动；第二自锁装置5带动蜗轮轴B50运动，实现跗骨架2与跖骨板3之间的相对运动；第三自锁装置6带动蜗轮轴C60运动，实现脚趾与跖骨板3之间的相对运动。