[发明专利]一种仿猫爪伸缩特性的机械足

说明书

本发明公开了一种仿猫爪伸缩特性的机械足，包括脚掌和脚趾，其特征是设置脚趾为三趾节，以三趾节的伸缩运动获得仿猫爪的伸缩特性；三趾节分别是根趾节、中趾节和前趾节；根趾节铰接在脚掌的前端，中趾节铰接在根趾节与前趾节之间，形成串联的“∧”形和“∨”形结构，在前趾节的前端固定连接呈钩的脚爪；利用驱动机构同步驱动脚趾中的三趾节，使得“∧”形与“∨”形结构同步缩小夹角，实现脚趾在长度上的收缩，且脚爪上抬；或是，利用驱动机构同步驱动脚趾中的三趾节，使得“∧”形与“∨”形结构同步增大夹角，实现脚趾在长度上的伸展，且脚爪下钩。本发明真正达到仿猫爪的伸缩特性，且轻便、易控制。

技术领域

本发明涉及一种仿猫爪伸缩特性的机械足，属于机械仿生领域。

背景技术

近年来，科学技术的进步推动了移动机器人的发展，越来越多的移动机器人被人们运用到日常生活和工业生产当中。对于一些较为复杂的作业环境，单一的地面移动或爬壁机器人无法完成任务，因此人们对移动机器人的性能、体积和结构等方面提出了更高的要求。结合仿生学设计相关结构是当前移动机器人的发展趋势之一。

众所周知，猫的爪子具有伸缩自如的特性，在休息、行走时爪子一般呈收缩状态，这样可以减少摩擦，节省体力；在捕猎、攀爬时，爪子呈伸展状态，起到辅助作用。猫的脚底有肉垫，具有消音减震的效果。

中国专利CN102267507A，公开了一种攀爬行走双模式仿生猫爪机构，包括掌骨和三个指节骨，三个指节骨均由单独的电机通过蜗轮蜗杆传动装置进行驱动，利用蜗轮蜗杆传动装置使各指节骨向下弯曲或向上伸展，实现猫爪在粗糙表明攀爬与稳定行走两种活动的模式转换，该机构虽然在结构上仿猫爪，但在运动方式上并未仿猫爪伸缩特性，同时，其用于驱动指节骨转动的电机数量达到十二只之多，不仅存在各电机的协同控制问题，而且使得猫爪整体体积大、重量大，并不能真正达到仿猫爪的轻便性。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种仿猫爪伸缩特性的机械足，以期真正达到仿猫爪的伸缩特性，以及其轻便性，简化控制。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明仿猫爪伸缩特性的机械足，包括脚掌和脚趾，其结构特点是：设置脚趾为三趾节，以所述三趾节的伸缩运动获得仿猫爪的伸缩特性；

所述三趾节分别是根趾节、中趾节和前趾节；所述根趾节的尾端通过第一铰接杆铰接在脚掌的前端，根趾节的前端通过第二铰接杆与中趾节的尾端铰接，中趾节的前端通过第三铰接杆与前趾节的尾端铰接，使得所述根趾节与中趾节铰接成“∧”形结构，中趾节与前趾节铰接成“∨”形结构；在所述前趾节的前端固定连接呈钩的脚爪；

所述伸缩式运动是指：利用驱动机构同步驱动脚趾中的三趾节，使得所述“∧”形结构与“∨”形结构同步缩小夹角，实现脚趾在长度上的收缩，且脚爪上抬；或是，利用驱动机构同步驱动脚趾中的三趾节，使得所述“∧”形结构与“∨”形结构同步增大夹角，实现脚趾在长度上的伸展，且脚爪下钩。

本发明仿猫爪伸缩特性的机械足的结构特点也在于：所述驱动机构是固定安装在脚掌的内腔中的电机，电机的转动输出通过伞齿轮转向传递至第一铰接杆，在所述第一铰接杆与第二铰接杆之间设置第一皮带传动机构，在所述第二铰接杆与第三铰接杆之间设置第二皮带传动机构；所述第一铰接杆与脚掌为可转动的铰接，与根趾节为固定连接；所述第二铰接杆与根趾节为可转动的铰接，与中趾节为固定连接；所述第三铰接杆与中趾节为可转动的铰接，与前趾节为固定连接。

本发明仿猫爪伸缩特性的机械足的结构特点也在于：所述第一皮带传动机构和第二皮带传动机构是由主动带轮、从动带轮和皮带构成，所述皮带设置为交叉带；所述主动带轮的直径大于从动带轮的直径。