[发明专利]四自由度并联仿人低频机械足

说明书

技术领域

本发明主要涉及仿人机器人领域，特指一种四自由度并联仿人低频机械足。

背景技术

从仿生学的角度来讲，仿人机器人具有适应环境能力强、动作灵活等优点，具有更加广阔的发展前景。现有技术的仿人机器人在行走过程中，当足部与地面接触时，会产生相应的振动，从而导致机器人失去平衡。仿人机器人要实现高度的灵活性，模拟人类更为复杂的动作和姿态，机械足的结构设计尤为重要。因此，设计一种具有四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、模仿效果更好、具有低频运动特性、四个自由度串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：一种四自由度并联仿人低频机械足，它包括跗骨架、相互平行装设的跖骨板A和跖骨板B、装设于大齿轮轴B上的脚趾、与大齿轮轴相啮合传动的小齿轮轴B、装设有所述跗骨架的大齿轮轴A、与所述大齿轮轴A相啮合传动的小齿轮轴A、装设于所述跖骨板A上的步进电机A和步进电机B、装设于跗骨架上的踝电机B和正交踝关节。

所述大齿轮轴B、所述小齿轮轴B、所述大齿轮轴A和所述小齿轮轴A的两端均分别装设于所述跖骨板A和所述跖骨板B上；所述踝电机B的输出轴与正交踝轴A的一端相连，所述步进电机A的输出轴与所述小齿轮轴A的一端相连，所述步进电机B的输出轴与所述小齿轮轴B的一端相连。

所述正交踝关节包括相互正交的正交踝轴A和正交踝轴B、踝轴A架、螺栓和踝电机A；所述正交踝轴B的两端均通过两个滚动轴承装设于所述跗骨架上；所述正交踝轴A垂直通过所述正交踝轴B，其两端均通过两个滚动轴承分别装设于机械小腿和所述踝轴A架上；所述机械小腿与所述踝轴A架通过四根所述螺栓连接；所述踝电机A装设于所述踝轴A架上，其输出轴与所述正交踝轴A的下端相连。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明的四自由度并联仿人低频机械足，设有三个运动自由度和一个旋转自由度，能够实现四个方向的人足运动姿态模拟。

(2)本发明的四自由度并联仿人低频机械足，还设有大齿轮轴A、小齿轮轴A、大齿轮轴B和小齿轮轴B，电机转动，实现减速低频响应特性，可以模拟人慢速行走的过程。由此可知，本发明结构简单合理、模仿人足运动姿态效果更好、具有低频运动特性和四个自由度。

附图说明

图1是本发明的四自由度并联仿人低频机械足的结构剖视图。

图2是本发明的正交踝关节的结构原理图。

图中，1—机械小腿；2—跗骨架；31—跖骨板A；32—跖骨板B；4—脚趾；51—正交踝轴A；52—正交踝轴B；53—螺栓；54—踝电机A；55—踝轴A架；56—踝电机B；61—大齿轮轴A；62—小齿轮轴A；63—步进电机A；71—大齿轮轴B；72—小齿轮轴B；73—步进电机B；8—滚动轴承。

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，本发明的四自由度并联仿人低频机械足，包括跗骨架2、相互平行装设的跖骨板A31和跖骨板B32、装设于大齿轮轴B71上的脚趾4、与大齿轮轴B相啮合传动的小齿轮轴B72、装设有跗骨架2的大齿轮轴A61、与大齿轮轴A61相啮合传动的小齿轮轴A62、装设于跖骨板A31上的步进电机A63和步进电机B73、装设于跗骨架2上的踝电机B56和正交踝关节。

结合图1和图2，大齿轮轴B71、小齿轮轴B72、大齿轮轴A61和小齿轮轴A62的两端均分别装设于跖骨板A31和跖骨板B32上；踝电机B56的输出轴与正交踝轴A51的一端相连，步进电机A63的输出轴与小齿轮轴A62的一端相连，步进电机B的输出轴与小齿轮轴B的一端相连。

结合图1和图2，正交踝关节包括相互正交的正交踝轴A51和正交踝轴B52、踝轴A架55、螺栓53和踝电机A54；正交踝轴B52的两端均通过两个滚动轴承8装设于跗骨架2上；正交踝轴A51垂直通过正交踝轴B52，其两端均通过两个滚动轴承8分别装设于机械小腿1和踝轴A架55上；机械小腿1与踝轴A架55通过四根螺栓53连接；踝电机A54装设于踝轴A架55上，其输出轴与正交踝轴A51的下端相连。

工作原理：步进电机B73带动小齿轮轴B72转动，进而带动大齿轮轴B71和脚趾4相对于跖骨板A31和跖骨板B32转动；步进电机A63带动小齿轮轴A62转动，进而带动大齿轮轴A(61)和跗骨架(2)相对于跖骨板A31和跖骨板B32转动；踝电机B56带动正交踝轴B52转动，进而带动机械小腿1相对于跗骨架2转动；踝电机A54带动正交踝轴B52转动，进而带动跗骨架2绕机械小腿1的轴线旋转。