[发明专利]高频串联仿人四自由度机械足

说明书

技术领域

本发明主要涉及仿人机器人领域，特指一种高频串联仿人四自由度机械足。

背景技术

当前仿人机器人的研究受到普遍的关注，并成为智能机器人领域中最为活跃的热点之一。与传统的机器人相比，仿人机器人的动作与人类动作最为接近，也更能适应人类日常生活环境。在仿人机器人结构中，机械足的设计尤为重要，这是因为仿人机器人在行走过程中，不仅要模仿人足的运动过程，而且还是模拟出人类的快速行走。现有技术的机械足虽然实现了行走过程，但仍然存在着一定的缺点：自由度偏少和无法实现快速高频行走。因此，设计一种能够快速行走的四个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、具有四个自由度和高频运动特性、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：一种高频串联仿人四自由度机械足，它包括跗骨板、跖骨板、脚趾、连接所述跗骨板与机械小腿的踝关节、连接所述跗骨板与所述跖骨板的跗骨关节、连接所述跖骨板与所述脚趾的趾关节。

所述踝关节包括装设于所述跗骨板上的踝齿轮轴A、踝齿轮轴B和U型架A，装设于所述U型架A上的电机A，装设有所述踝齿轮轴A的踝转轴，连接所述机械小腿与轴承架的螺栓，输出轴与所述踝转轴相连的电机D；所述踝齿轮轴A垂直于所述踝转轴；所述电机A的输出轴与所述踝齿轮轴B的一端相连；所述踝齿轮轴A与所述踝齿轮轴B相啮合传动。

所述跗骨关节包括装设于所述跗骨板上的跗骨齿轮轴A和跗骨齿轮轴B、装设于所述U型架B上的电机B；所述跗骨齿轮轴A与所述跗骨齿轮轴B相啮合传动，所述电机B的输出轴与所述跗骨齿轮轴A的一端相连。

所述趾关节包括装设于所述跖骨板上的趾齿轮轴A和趾齿轮轴B、装设于所述跖骨板上的U型架C、装设于所述U型架C上的电机C；所述电机C的输出轴与所述趾齿轮轴A的一端相连；所述趾齿轮轴A与所述趾齿轮轴B相啮合；所述脚趾装设于所述趾齿轮轴B上，所述跖骨板装设于所述跗骨齿轮轴B上，所述踝齿轮轴A垂直装设于所述踝转轴上；所述趾齿轮轴A的齿轮半径等于所述趾齿轮轴B的齿轮半径的三倍；所述跗骨齿轮轴A的齿轮半径等于所述跗骨齿轮轴B齿轮半径的四倍；所述踝齿轮轴B的齿轮半径等于所述踝齿轮轴A的齿轮半径的四倍。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明的高频串联仿人四自由度机械足，设有四个电机，控制四个自由度的运动，能够高度模仿人足行走时的运动姿态。

(2)本发明的高频串联仿人四自由度机械足，还设有三组包含齿轮的齿轮轴，通过齿轮轴的增速运动，实现高频响应特征。由此可知，本发明结构合理、仿人效果更好、具有四个自由度和高频运动特性。

附图说明

图1是本发明的高频串联仿人四自由度机械足的结构剖视图。

图2是本发明的踝关节结构原理示意图。

图中，1—机械小腿；2—跗骨板；3—跖骨板；4—脚趾；50—踝齿轮轴A；51—踝齿轮轴B；52—U型架A；53—电机A；60—踝转轴；61—轴承架；62—螺栓；63—电机D；70—跗骨齿轮轴A；71—跗骨齿轮轴B；72—U型架B；73—电机B；80—趾齿轮轴A；81—趾齿轮轴B；82—U型架C；83—电机C；9—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。

参见图1和图2所示，本发明的高频串联仿人四自由度机械足，包括跗骨板2、跖骨板3、脚趾4、连接跗骨板2与机械小腿1的踝关节、连接跗骨板2与跖骨板3的跗骨关节、连接跖骨板3与脚趾4的趾关节。

参见图1和图2所示，踝关节包括装设于跗骨板2上的踝齿轮轴A50、踝齿轮轴B51和U型架A52，装设于U型架A52上的电机A53，装设有踝齿轮轴A50的踝转轴60，连接机械小腿1与轴承架61的螺栓62，输出轴与踝转轴60相连的电机D63；踝齿轮轴A50垂直于踝转轴60；电机A53的输出轴与踝齿轮轴B51的一端相连；踝齿轮轴A50与踝齿轮轴B51相啮合传动。

参见图1和图2所示，跗骨关节包括装设于跗骨板2上的跗骨齿轮轴A70和跗骨齿轮轴B71、装设于U型架B72上的电机B73；跗骨齿轮轴A70与跗骨齿轮轴B71相啮合传动，电机B73的输出轴与跗骨齿轮轴A70的一端相连。