[发明专利]仿人机器人两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两自由度混联抗冲击机械足。

背景技术

随着人们生活品质的提升，仿人机器人代替人类工作的领域不断扩展，并使得仿人机器人成为智能机器人领域中最为活跃的热点之一。仿人机器人完全按照人类的身体结构设计，因而具有相当的设计难度。其中，模仿人足的机械足在行走过程中，当足部与地面接触时，会产生相应的振动和冲击，从而导致机器人失去平衡。因此，设计一种结构简单、能够抵抗冲击的机械足具有重要的意义。

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简单、具有两个运动自由度和抗冲击性能、混联模式的仿人机器足。

为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种仿人机器人两自由度混联抗冲击机械足，它包括跖骨板，装设于所述跖骨板上的踝轴和趾轴，装设于所述踝轴上的踝轴齿轮，与所述踝轴齿轮相啮合的踝动力轮，输出轴与所述踝动力轮相连的踝电机，装设于所述趾轴上的并联脚趾和趾轴齿轮，与所述趾轴齿轮相啮合的趾动力轮，其输出轴与所述趾动力轮相连的趾电机，连接机械小腿与所述跖骨板的小腿弹簧，连接所述并联脚趾与所述跖骨板的脚趾弹簧，装设于所述跖骨板底部的弹性橡胶垫。

所述踝轴齿轮与所述机械小腿相固结，所述趾轴齿轮与所述并联脚趾相固结；所述趾动力轮的半径为所述趾轴齿轮半径的两倍，所述踝动力轮的半径为所述踝轴齿轮半径的两倍；所述踝轴可在所述跖骨板上自由转动，所述趾轴可在所述跖骨板上自由转动；所述小腿弹簧伸长量为零时，所述机械小腿处于垂直于水平面的铅垂状态。

所述并联脚趾包括装设于所述趾轴上的大拇趾、二拇趾、三拇趾、四拇趾和小拇趾，所述五根拇趾的相对长度满足人足的五根脚趾的相对长度关系。

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两自由度混联抗冲击机械足，设有趾电机和踝电机，分别驱动并联脚趾和机械小腿的转动，实现了两个运动自由度，结构简单。

(2)本发明的仿人机器人两自由度混联抗冲击机械足，还设有小腿弹簧、脚趾弹簧和弹性橡胶垫，可以有效吸收由于地面不平造成的冲击力。由此可知，本发明结构简单、具有两个运动自由度和抗冲击性能、能够模仿人足运动姿态。

附图说明

图1是本发明的仿人机器人两自由度混联抗冲击机械足的结构原理图。

图2是本发明的并联脚趾结构示意图。

图中，1—跖骨板；2—机械小腿；3—并联脚趾；30—趾轴；31—大拇趾；32—二拇趾；33—三拇趾；34—四拇趾；35—小拇趾；4—脚趾弹簧；5—小腿弹簧；6—趾电机；7—趾动力轮；8—趾轴齿轮；9—踝电机；10—踝动力轮；11—踝轴；12—踝轴齿传；13—弹性橡胶垫。

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和图2所示，本发明的仿人机器人两自由度混联抗冲击机械足，包括跖骨板1，装设于跖骨板1上的踝轴11和趾轴30，装设于踝轴11上的踝轴齿轮12，与踝轴齿轮12相啮合的踝动力轮10，输出轴与踝动力轮10相连的踝电机9，装设于趾轴30上的并联脚趾3和趾轴齿轮8，与趾轴齿轮8相啮合的趾动力轮7，其输出轴与趾动力轮7相连的趾电机6，连接机械小腿2与跖骨板1的小腿弹簧5，连接并联脚趾3与跖骨板1的脚趾弹簧4，装设于跖骨板1底部的弹性橡胶垫13；踝轴齿轮12与机械小腿2相固结，趾轴齿轮8与并联脚趾3相固结；趾动力轮7的半径为趾轴齿轮8半径的两倍，踝动力轮10的半径为踝轴齿轮12半径的两倍。

参见图1和图2所示，踝轴11可在跖骨板1上自由转动，趾轴30可在跖骨板1上自由转动；小腿弹簧5伸长量为零时，机械小腿2处于垂直于水平面的铅垂状态；并联脚趾3包括装设于趾轴30上的大拇趾31、二拇趾32、三拇趾33、四拇趾34和小拇趾35，五根拇趾的相对长度满足人足的五根脚趾的相对长度关系。

工作原理：趾电机6带动趾动力轮7转动，进而带动趾轴齿轮8和并联脚趾3转动；踝电机9转动，踝动力轮10带动踝轴齿轮12转动，进而带动机械小腿2与跖骨板1相对转动；地面不平时，由于行走过程中产生的冲击力被弹性橡胶垫13的变形所吸收，多余的能量进一步被小腿弹簧5和脚趾弹簧4所吸收。