[发明专利]一种仿鸵鸟后肢机械腿

摘要

本发明公开了一种仿鸵鸟后肢运动功能特性的仿生机械腿，包括机身、髋关节运动机构、膝关节运动机构和踝关节运动机构；髋关节运动机构由电机和曲柄摇杆机构组成，其中曲柄摇杆机构包括曲柄、股骨以及连杆；膝关节运动机构包括股骨、第一弹簧、胫骨、跖骨、闸线、下腓骨、第二弹簧、气压缸以及上腓骨；踝关节运动机构包括跖骨、第一趾节骨、第二趾节骨、第三趾节骨、第三扭簧、第二扭簧以及第一扭簧；本发明以能够高效运动的鸵鸟后肢为仿生原型，通过鸵鸟奔跑后肢运动参数测试，结合生物解剖学分析，并根据鸵鸟肌腱‑骨骼以及肌肉‑肌腱的相互作用机制，优化设计出结构简单、安全可靠、振动性小、高效节能的仿鸵鸟后肢机械腿。

主权项

1.一种仿鸵鸟后肢机械腿，其特征在于：包括机身(1)、髋关节运动机构、膝关节运动机构和踝关节运动机构；所述髋关节运动机构固定在机身(1)上，髋关节运动机构带动膝关节运动机构运动，膝关节运动机构带动踝关节运动机构运动；髋关节运动机构由电机(17)和曲柄摇杆机构组成，其中曲柄摇杆机构包括曲柄(18)、股骨(2)以及连杆(19)；电机(17)安装在机身(1)上，电机(17)驱动曲柄(18)做顺时针转动，电机(17)并通过曲柄摇杆机构将曲柄(18)转动转换为股骨(2)连续摆动；所述膝关节运动机构包括股骨(2)、第一弹簧(3)、胫骨(4)、跖骨(5)、闸线(12)、下腓骨(13)、第二弹簧(14)、气压缸(15)以及上腓骨(16)；第一弹簧(3)一端固定在股骨(2)上，第一弹簧(3)另一端固定在胫骨(4)上；气压缸(15)固定在上腓骨(16)，第二弹簧(14)一端与气压缸(15)作用端相连，第二弹簧(14)另一端与下腓骨(13)相连；气压缸(15)工作时，先作用于第二弹簧(14)，通过第二弹簧(14)发生形变产生的弹力作用于下腓骨(13)，以此完成抬腿和伸腿的动作；闸线(12)一端固定在气压缸(15)作用端，闸线(12)另一端固定在第一趾节骨(6)的外端(G)；所述踝关节运动机构包括跖骨(5)、第一趾节骨(6)、第二趾节骨(7)、第三趾节骨(8)、第三扭簧(9)、第二扭簧(10)以及第一扭簧(11)；跖骨(5)与第一趾节骨(6)之间通过第一扭簧(11)联接，第一趾节骨(6)与第二趾节骨(7)之间通过第二扭簧(10)联接，第二趾节骨(7)与第三趾节骨(8)之间通过第三扭簧(9)联接；在不受外力作用下，第一趾节骨(6)与跖骨(5)的初始夹角(∠DHG)为150°，第一趾节骨(6)与第二趾节骨(7)初始夹角(∠HGF)为180°，第二趾节骨(7)与第三趾节骨(8)的初始夹角(∠GFE)为150°。