[发明专利]减振串联四自由度仿人机械足

说明书

技术领域

本发明主要涉及仿人机器人领域，特指一种减振串联四自由度仿人机械足。

背景技术

为了更好地服务人类、提高人类的生活品质，工程界提出了仿人机器人。现如今，仿人机器人的研究已经成为智能机器人领域中最为活跃的热点之一。实现仿人机器人首要的结构是仿人机械足，以减少足部结构与地面接触时产生的振动，模拟出人足的运动细节。即仿人机器人的足部结构应该具有一定数量的自由度，以适应行走过程。现有技术的机械足仍然存在着一定的缺陷：运动自由度偏少，减振功能较弱。因此，设计一种具有减振功能的四自由度的机械足具有一定的价值。

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、仿人效果更好、具有四个运动自由度和减振功能、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：一种减振串联四自由度仿人机械足，它包括脚趾、跖骨、跗骨、铰链A、铰链B、复合踝关节、脚趾弹簧、跖骨弹簧和跗骨弹簧。

所述脚趾的末端与所述跖骨的一端通过所述铰链A连接；所述跖骨的另一端与所述跗骨的一端通过铰链B连接；所述脚趾弹簧、所述跖骨弹簧和所述跗骨弹簧均为扭转弹簧；所述脚趾弹簧的两端分别装设于所述脚趾与所述跗骨上，所述跖骨弹簧的两端分别装设于所述跖骨与所述跗骨上，所述跗骨弹簧的两端分别装设于所述跗骨和机械腿上。

所述复合踝关节包括踝轴A、踝轴B、电机、法兰盘和螺栓；所述踝轴A垂直于所述踝轴B装设；所述踝轴B的两端分别通过两轴承装设于所述机械腿、所述法兰盘上；所述电机的输出轴与所述踝轴B的一端相连。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明的减振串联四自由度仿人机械足，设有四个运动自由度，能够有效模仿人足的运动姿态，实现小腿相对足部的扭转运动。

(2)本发明的减振串联四自由度仿人机械足，还设有脚趾弹簧、跖骨弹簧和跗骨弹簧，有效吸收足部运动产生的振动能量。由此可知，本发明结构合理、仿人效果更好、具有四个运动自由度和减振功能，有效模仿了人足的运动姿态和减振特性。

附图说明

图1是本发明的减振串联四自由度仿人机械足的结构原理图。

图中，1—脚趾；10—铰链A；11—脚趾弹簧；2—跖骨；20—铰链B；21—跖骨弹簧；3—跗骨；30—踝轴A；31—跗骨弹簧；32—踝轴B；33—法兰盘；34—轴承；35—螺栓；36—电机；4—机械腿。

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，本发明的减振串联四自由度仿人机械足，包括脚趾1、跖骨2、跗骨3、铰链A10、铰链B20、复合踝关节、脚趾弹簧11、跖骨弹簧21和跗骨弹簧31；脚趾1的末端与跖骨2的一端通过铰链A10连接；跖骨2的另一端与跗骨3的一端通过铰链B20连接。

参见图1所示，脚趾弹簧11、跖骨弹簧21和跗骨弹簧31均为扭转弹簧；脚趾弹簧11的两端分别装设于脚趾1与跗骨2上，跖骨弹簧21的两端分别装设于跖骨2与跗骨3上，跗骨弹簧3的两端分别装设于跗骨3和机械腿4上；复合踝关节包括踝轴A30、踝轴B32、电机36、法兰盘33和螺栓35；踝轴A30垂直于踝轴B32装设；踝轴B32的两端分别通过两轴承34装设于机械腿4、法兰盘33上；电机36的输出轴与踝轴B32的一端相连。

工作原理：脚趾1相对于跖骨2绕铰链A10运动，振动能量被脚趾弹簧11吸收；跖骨2相对于跗骨3绕铰链B20运动，振动能量被跖骨弹簧21吸收；跗骨3相对于机械腿4绕复合踝关节运动，实现自转和绕转两个运动自由度，振动能量被跗骨弹簧31吸收。