[实用新型]一种仿生脚踝关节

说明书

本实用新型具体涉及一种仿生脚踝关节，包括第一驱动机构、第二驱动机构、蜗轮组件、旋转座和支承座；蜗轮组件设置在所述旋转座上，蜗轮组件和旋转座同步转动；第一驱动机构与蜗轮组件传动连接，第一驱动机构控制蜗轮组件旋转，蜗轮组件带动旋转座进行左右侧摆转动；支承座上开设滑槽，旋转座滑动连接在滑槽内，第二驱动机构连接并控制旋转座沿着滑槽进行前后俯仰滑动。本实用新型通过设置相互独立的俯仰自由度和侧摆自由度，两个自由度间不存在耦合，各个自由度可独立控制，使得控制简单可靠，同时保证踝关节动作灵活多变，可以更好地模拟人类的步态动作。

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种仿生脚踝关节。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，双足机器人技术发展迅速，作为机器人技术的高级发展阶段，它是集机构运动学与动力学、材料学、计算机技术、现代控制理论、仿生学等多学科于一体的前沿技术领域。脚踝关节作为双足机器人技术的一大难点，它会直接影响步态的稳定性、可靠性以及控制的难易程度。

在双足机器人的发展初期，由于采用静平衡步态算法的策略，脚踝关节拥有俯仰和侧摆两个主动自由度，并且驱动器往往是串联堆叠的结构，与人体关节结构有很大的差别；而现在的双足机器人，由于采用动平衡步态算法的策略，从而简化了关节结构，减少了自由度数目和驱动器数目，减轻了机构的整体质量，使得脚踝关节仅具有一个俯仰自由度，这会使得机构的动作轨迹相对固定，灵活程度受到限制，甚至需要膝关节和髋关节的自由度来辅助调节位姿，这无疑会增加控制算法的难度和复杂程度。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种仿生脚踝关节，用于解决相关技术中单一自由度的脚踝关节会导致机器人灵活程度受到限制，甚至需要膝关节和髋关节的自由度来辅助调节位姿从而增加控制算法的难度和复杂程度的问题。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型提出一种仿生脚踝关节，包括第一驱动机构、第二驱动机构、蜗轮组件、旋转座和支承座；

蜗轮组件设置在所述旋转座上，蜗轮组件和旋转座同步转动；

第一驱动机构与蜗轮组件传动连接，第一驱动机构控制蜗轮组件旋转，蜗轮组件带动旋转座进行左右侧摆转动；

支承座上开设滑槽，旋转座滑动连接在滑槽内，第二驱动机构连接并控制旋转座沿着滑槽进行前后俯仰滑动。

在一可选实施例中，所述蜗轮组件包括第一蜗轮和连接轴，所述第一蜗轮套设在所述连接轴中部，所述连接轴两端均与旋转座连接，所述第一蜗轮、所述连接轴和所述旋转座同步转动。

在一可选实施例中，所述第二驱动机构包括第二蜗轮、第二电机和第二蜗杆；

所述第二电机固定在所述支承座上，所述第二蜗杆穿设在所述支承座上，所述第二电机连接并控制第二蜗杆转动；

所述第二蜗轮与所述旋转座并排设置，所述第二蜗轮与所述旋转座同步转动；

所述第二蜗轮外侧面具有外齿圈，所述外齿圈与所述第二蜗杆啮合。

在一可选实施例中，所述第二电机的输出轴上套设有联轴滑动轴承，所述第二蜗杆的一端插设在所述联轴滑动轴承内，所述第二蜗杆的另一端套设有第二轴承，所述联轴滑动轴承与所述第二轴承均设置在所述支承座内。

在一可选实施例中，所述滑槽的一侧固定设置有挡环，所述挡环与所述第二蜗轮的一端面抵顶；

所述滑槽的另一侧设有挡面，所述挡面与所述旋转座的一端面抵顶。

在一可选实施例中，所述第一驱动机构包括第一电机、第一齿轮和蜗杆齿轮，所述蜗杆齿轮的两端分别为齿轮部和蜗杆部；

所述第一电机的输出轴连接并控制所述第一齿轮转动；

所述第一齿轮与所述齿轮部啮合；