[实用新型]一种仿猫爪伸缩特性的机械足

说明书

技术领域

本实用新型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。

实用新型内容

本实用新型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。

本实用新型为解决技术问题采用如下技术方案：

本实用新型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。

本实用新型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。

本实用新型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。

本实用新型仿猫爪伸缩特性的机械足的结构特点也在于：在所述第二铰接杆的两端设置有中节钮簧，在所述第三铰接杆的两端设置有前节钮簧；利用所述中节钮簧和前节钮簧为脚趾的收缩运动提供反向缓冲力，并且在机械足攀爬运动时，为脚趾的伸展提供助力，使脚爪稳固地贴合于攀爬面。

与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：

1、本实用新型以三趾节的伸缩运动真正实现了仿猫爪的伸缩特性；

2、本实用新型在伸缩过程中，其脚趾占位小，大大降低了对于活动所需空间的要求，更加适宜于在狭小空间中运动；

3、本实用新型在收缩状态下，其脚趾长度的缩短使足部质心向脚掌偏移，提高了相应状态下脚掌动作的稳定；

4、本实用新型中一根脚趾仅由一只电机进行驱动，通过皮带传动实现了各趾节的联动，其动作准确，控制方式简单，更极大地减化了结构设置，大幅度减轻重量，缩小体积，轻便灵活，更进一步增强了在狭小空间中的适应性；

5、本实用新型中采用皮带传动，改变中心距即可实现各趾骨不同长度的调节，从而适应不同的应用需求；

6、本实用新型中设置的钮簧为脚爪的收缩运动提供反向缓冲力，当机械足进行攀爬运动时扭簧则能使脚爪更好地贴合攀爬面，可以根据机器人重量、攀爬表面光滑程度等调整扭簧刚度，因此能够有效避免钩爪与接触面的刚性碰撞，提高机械足工作的稳定性和可靠性。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；