[发明专利]一种欠驱动仿人机械足

说明书

本发明提供一种欠驱动仿人机械足，至少包括前脚掌和后脚掌，前脚掌与后脚掌铰接，在前脚掌两侧靠近铰接位置处固定设有脚掌连接件，脚掌连接件上对应铰接位置的部分设有弧形限位槽，且后脚掌对应弧形限位槽的位置设有与弧形槽适配的限位凸起，当前脚掌与后脚掌平齐时，限位凸起刚好受到弧形限位槽的限制。前脚掌与后脚掌之间还设有弹性件。本发明结构简单，且在限位凸起以及弧形限位槽的共同作用下，能够模拟人脚趾与后脚掌之间存在的旋转极限位置，使得欠驱动仿人机械足的模拟效果更佳。且本发明前脚掌与后脚掌之间的相对运动可由自身结构实现，不用额外安装动力源进行对该自由度的控制，实现欠驱动功能，使得本发明的使用更加简单。

技术领域

本发明涉及机械足领域，特别涉及一种欠驱动仿人机械足。

背景技术

人在行走过程中，脚掌通常需要完成如下步骤：向前迈出脚，然后由后脚跟或者整个脚底板接触地面；之后主要受力点逐渐从后脚跟向脚趾部位转移；最终，受力部位转移到脚趾以及跖骨上，此时后脚跟离地而前脚掌以及脚趾抓地受力，直至脚完全抬起再向前迈出一步。

现代机械设计试验中，为了使得机器人能够更好地模拟正常人的行走方式，机器人的脚部设计也逐渐从平板类的简单机械脚向仿人型升级，以方便进一步对仿人机器人进行开发。

现有技术中已有各类仿人程度较高的机械足，如申请号为 CN201610482910.7的中国发明专利中提供了一种柔性仿人机械足。在这个发明中，针对于脚掌组件部分，其分别设计了前脚掌和后脚掌，前脚掌与后脚掌之间通过旋转轴活动连接，且在前脚掌与后脚掌之间设计有一个扭簧，扭簧的两端分别固定连接前脚掌和后脚掌，以提供支撑作用。但是这项发明在铰接位置处只使用了简单的结构进行连接，其后脚掌的旋转运动并没有受到限制，在没有与前掌相互碰撞的情况下能无限制地旋转。然而实际上，人的前脚掌以及脚趾的可旋转角度是受到骨骼限制的，旋转到一定角度后便不能再继续旋转，否则会发生骨折。因而，上述发明对脚掌的仿人程度较低，在进行仿人模拟实验时得到的试验结果与实际情况存在较大误差。

而其他的机械足发明，其脚掌部位的设计过于复杂，尤其是对于前脚掌与后脚掌的连接方式上，部分发明直接使用弹簧连接，部分发明又使用连杆结构，弹簧在多次试验后容易失效，而推杆结构又过于复杂，制作与使用较为麻烦。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有技术中对于前脚掌与后脚掌的连接位置处的仿人程度不够，导致方案中的机械足整体的仿人程度有限，难以适应特别的研究需要；且现有技术整体方案较为复杂，拆装较为麻烦，不适合作为需要反复拆装的试验模型进行试验。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

本发明提供一种欠驱动仿人机械足，至少包括前脚掌和后脚掌，所述前脚掌和所述后脚掌之间铰接，还包括：

脚掌连接件，所述脚掌连接件设置于所述前脚掌和后脚掌的铰接位置处，所述脚掌连接件朝向内侧的表面上对应所述前脚掌和后脚掌的铰接位置处设有至少一个弧形限位槽；

限位凸起，所述限位凸起固定设置于所述后脚掌上对应所述弧形限位槽的位置，所述限位凸起与所述弧形限位槽活动连接；

所述前脚掌与后脚掌平齐时所述限位凸起与所述弧形限位槽相互限制；所述前脚掌与后脚掌之间固定设有弹性件。

优选的，所述弹性件为扭簧，所述扭簧包括第一簧臂和第二簧臂，所述第一簧臂与所述前脚掌固定连接，所述第二簧臂与所述后脚掌固定连接。

进一步的，所述前脚掌上对应所述第一簧臂的位置设有与第一簧臂适配的第一安装槽；所述后脚掌上对应所述第二簧臂的位置设有与第二簧臂适配的第二安装槽。

优选的，所述后脚掌的上端面上固定设有用于安装动力源的驱动装置连接件。