[发明专利]一种柔性仿生机械足

摘要

本发明公开了一种柔性仿生机械足，包括小腿杆、脚踝组件和脚掌组件；所述脚踝组件包括连接上板、脚踝外壳和至少一个脚踝弹性体；所述脚掌组件包括后脚掌、前脚掌、前后脚掌连接架和前脚掌保护壳；所述脚踝弹性体包括上弹簧座、圆柱弹簧、前四杆机构、后四杆机构、下弹簧座、第一弹簧支承销和第二弹簧支承销。该机械足的前脚掌和后脚掌弹性连接构成脚掌，前脚掌具有一定的转动空间和柔性，可以更好的适应地面地形的改变。脚踝弹性体采用两个四杆机构，将圆柱弹簧的单方向弹性变成了四杆机构的四个角都具有柔性的特殊机构，使得机械足的柔性大大加强，增强机器人行走稳定性。

主权项

1.一种柔性仿生机械足，包括小腿杆、脚踝组件和脚掌组件；其特征在于所述脚踝组件包括连接上板、脚踝外壳和至少一个脚踝弹性体；所述脚掌组件包括后脚掌、前脚掌、前后脚掌连接架和前脚掌保护壳；所述小腿杆两端开有连接孔，上端通过连接孔与多足类移动机器人连接，下端与连接上板的上端连接；所述脚踝外壳上端和下端开口，内表面光滑，连接上板下端安装到脚踝外壳的上端开口处，连接上板的外表面与脚踝外壳的光滑内表面配合，连接上板能够在脚踝外壳的内表面以一自由度滑动；所述连接上板的下端通过脚踝外壳的上端开口与脚踝弹性体连接；脚踝弹性体通过脚踝外壳的下端开口与后脚掌连接；脚踝外壳的前端开口，用于为前脚掌保护壳的旋转运动预留空间，避免前脚掌抬起时前脚掌保护壳卡死；所述后脚掌通过前后脚掌连接架与前脚掌连接；所述前脚掌保护壳与前脚掌连接；所述脚踝弹性体包括上弹簧座、圆柱弹簧、前四杆机构、后四杆机构、下弹簧座、第一弹簧支承销和第二弹簧支承销；所述前后脚掌连接架包括后脚掌连接架、旋转轴、扭簧、后脚掌弹簧支撑板和前脚掌连接架；所述前四杆机构与后四杆机构的结构和安装方式完全相同；所述前四杆机构由第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆组成；所述第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆依次连接，组成封闭的平行四边形结构；所述上弹簧座的上端与连接上板的下端连接；所述第一连杆和第二连杆与上弹簧座的下端连接；所述下弹簧座的下端与后脚掌连接；所述第三连杆和第四连杆与下弹簧座的上端连接；第一连杆和第四连杆通过第一弹簧支承销连接；第二连杆和第三连杆通过第二弹簧支承销连接；所述圆柱弹簧的两个簧脚分别紧固安装于第一弹簧支承销和第二弹簧支承销上；所述旋转轴的两轴端安装有后脚掌弹簧支撑板、前脚掌连接架和后脚掌连接架；所述扭簧嵌套在旋转轴的轴肩上，扭簧的簧脚固定在后脚掌弹簧支撑板上；所述前脚掌连接架与前脚掌连接；所述后脚掌连接架与后脚掌连接；机械足着地的时候，前脚掌和后脚掌受外力作用，前脚掌和后脚掌绕着旋转轴做旋转运动，安装在旋转轴上的扭簧发生形变，使得由前脚掌和后脚掌构成的整个脚掌具有柔性；同时，后脚掌将足底受到的力传递到脚踝弹性体上，而由机器人腿部通过小腿杆传来的力经过连接上板在脚踝外壳的内表面滑动，传递到脚踝弹性体上；脚踝弹性体接收来自连接上板和后脚掌的力的作用下，首先上弹簧座和下弹簧座挤压前四杆机构和后四杆机构发生形变，进而带动紧套在第一弹簧支承销和第二弹簧支承销上的圆柱弹簧发生拉伸形变，同时由于脚踝弹性体的存在，以及脚踝外壳的光滑内表面的滑道导向作用，引导着机器人小腿沿着滑道方向进行缓冲运动，从而既减缓了冲击，又保证了机器人行走过程当中的稳定性，避免增大缓冲方向多变导致的滑动；当机械足抬起的时候，前脚掌和后脚掌绕着旋转轴做与机械足着地时旋转方向相反的旋转运动，先前扭簧发生的形变随着机械足的抬起而消失；脚踝弹性体内部圆柱弹簧复位，从而带动前四杆机构和后四杆机构产生相反于机械足着地时的运动，前四杆机构和后四杆机构沿脚踝外壳的光滑内表面推动上弹簧座和下弹簧座反向滑动，直到圆柱弹簧完全复位。