抗沖擊四自由度并聯(lián)仿人機(jī)械足的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明主要涉及仿人機(jī)器人領(lǐng)域，特指一種抗沖擊四自由度并聯(lián)仿人機(jī)械足。
【背景技術(shù)】
[0002]在智能研究領(lǐng)域，機(jī)器人的研究已經(jīng)成為熱點(diǎn)之一，尤其是仿人機(jī)器人的研究。從生物學(xué)的角度而言，仿人機(jī)械足需要具有四個(gè)自由度以上，才能較好地模擬人足的運(yùn)動(dòng)特征。現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)械足雖然實(shí)現(xiàn)了行走過(guò)程，但由于運(yùn)動(dòng)自由度較少，難以模擬人足的細(xì)致動(dòng)作，無(wú)法實(shí)現(xiàn)人足的沖擊力吸能過(guò)程。因此，設(shè)計(jì)一種具有四個(gè)自由度、并自動(dòng)吸收沖擊能量的機(jī)械足具有重要的價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明需解決的技術(shù)問(wèn)題是:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)合理、運(yùn)行平穩(wěn)、具有四個(gè)自由度和抗沖擊功能、并聯(lián)模式的仿人機(jī)器人足。
[0004]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出的解決方案為:一種抗沖擊四自由度并聯(lián)仿人機(jī)械足，它包括機(jī)械小腿、正交踝關(guān)節(jié)軸、跗骨桿、通過(guò)跗跖鉸鏈裝設(shè)于所述跗骨桿左端的跖骨桿、通過(guò)跖趾鉸鏈裝設(shè)于所述跖骨桿上的腳趾、裝設(shè)于所述跖骨板底部的弓形腳底板、腳背面、兩端分別與所述腳背面和所述跖骨桿4相連的橡膠支柱。
[0005]所述正交關(guān)節(jié)軸包括主軸架、踝主軸A、踝主軸B、螺栓和電機(jī);所述踝主軸A垂直通過(guò)所述踝主軸B，所述踝主軸B的兩端分別通過(guò)兩軸承裝設(shè)于所述機(jī)械小腿和所述主軸架上;所述螺栓的兩端分別連接所述機(jī)械小腿和所述主軸架，所述電機(jī)裝設(shè)于所述主軸架上，其輸出軸與所述踝主軸B的下端相連。
[0006]所述腳趾與所述跖骨桿之間裝設(shè)有腳趾彈簧，所述腳背面與所述跖骨桿之間裝設(shè)有跖骨上彈簧A和跖骨上彈簧B，所述弓形腳底板為上凸形彈性金屬板，所述橡膠支柱位于所述跖骨上彈簧A與所述跖骨上彈簧B之間；所述腳背面的右端采用跗骨彈簧與所述跗骨桿相連;所述弓形腳底板的左右兩端分別通過(guò)跖骨下彈簧A、跖骨下彈簧B與所述跖骨桿相連。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0008](I)本發(fā)明的抗沖擊四自由度并聯(lián)仿人機(jī)械足，具有四個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，能夠高度模仿人足行走過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)。
[0009](2)本發(fā)明的抗沖擊四自由度并聯(lián)仿人機(jī)械足，還設(shè)有多個(gè)彈簧，足部部件相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的沖擊能量可以被彈簧充分吸收，從而延長(zhǎng)了整體壽命。由此可知，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、運(yùn)行平穩(wěn)、具有四個(gè)自由度和抗沖擊功能、能夠高度模仿人足行走過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和抗沖擊特征。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明的抗沖擊四自由度并聯(lián)仿人機(jī)械足的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0011]圖中，I一機(jī)械小腿；20—踝主軸A; 21—踝主軸B ； 22—螺栓；23—主軸架；24—軸承;25—電機(jī);3—附骨桿;30—附妬纟父鏈;31—附骨彈黃;4一妬骨桿;40—妬祉纟父鏈;41一妬骨上彈簧A; 42—跖骨下彈簧A; 43—跖骨上彈簧B; 44—跖骨下彈簧B; 5—腳趾;51—腳趾彈簧;6—橡膠支柱;7—腳背面;8—弓形腳底板。
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0013]參見(jiàn)圖1所示，本發(fā)明的抗沖擊四自由度并聯(lián)仿人機(jī)械足，包括機(jī)械小腿1、正交踝關(guān)節(jié)軸、跗骨桿3、通過(guò)跗跖鉸鏈30裝設(shè)于跗骨桿3左端的跖骨桿4、通過(guò)跖趾鉸鏈40裝設(shè)于跖骨桿4上的腳趾5、裝設(shè)于跖骨板4底部的弓形腳底板8、腳背面7、兩端分別與腳背面7和跖骨桿4相連的橡膠支柱6。
[0014]參見(jiàn)圖1所示，正交關(guān)節(jié)軸包括主軸架23、踝主軸A20、踝主軸B21、螺栓22和電機(jī)25;踝主軸A20垂直通過(guò)踝主軸B21，踝主軸B21的兩端分別通過(guò)兩軸承24裝設(shè)于機(jī)械小腿I和主軸架23上；螺栓22的兩端分別連接機(jī)械小腿I和主軸架23，電機(jī)25裝設(shè)于主軸架23上，其輸出軸與踝主軸B21的下端相連。
[0015]參見(jiàn)圖1所示，腳趾5與跖骨桿4之間裝設(shè)有腳趾彈簧51，腳背面7與跖骨桿4之間裝設(shè)有跖骨上彈簧A41和跖骨上彈簧B43，弓形腳底板8為上凸形彈性金屬板，橡膠支柱6位于跖骨上彈簧A41與跖骨上彈簧B43之間；腳背面7的右端采用跗骨彈簧31與跗骨桿3相連；弓形腳底板8的左右兩端分別通過(guò)跖骨下彈簧A42、跖骨下彈簧B44與跖骨桿4相連。
[0016]工作原理:腳趾5可繞跖趾鉸鏈40轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)第一自由度運(yùn)動(dòng)；跖骨桿4可繞跗跖鉸鏈30轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)第二自由度運(yùn)動(dòng);跗骨桿3可繞踝主軸A20轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)第三自由度運(yùn)動(dòng)；電機(jī)25帶動(dòng)踝主軸B21轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)踝主軸A20和跗骨桿3繞機(jī)械小腿I的軸線旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)第四自由度運(yùn)動(dòng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.抗沖擊四自由度并聯(lián)仿人機(jī)械足，其特征在于:包括機(jī)械小腿(I)、正交踝關(guān)節(jié)軸、跗骨桿(3)、通過(guò)跗跖鉸鏈(30)裝設(shè)于所述跗骨桿(3)左端的跖骨桿(4)、通過(guò)跖趾鉸鏈(40)裝設(shè)于所述跖骨桿(4)上的腳趾(5)、裝設(shè)于所述跖骨板(4)底部的弓形腳底板(8)、腳背面(7)、兩端分別與所述腳背面(7)和所述跖骨桿(4)相連的橡膠支柱(6);所述正交關(guān)節(jié)軸包括主軸架(23)、踝主軸A(20)、踝主軸B(21)、螺栓(22)和電機(jī)(25);所述踝主軸A(20)垂直通過(guò)所述踝主軸B(21)，所述踝主軸B(21)的兩端分別通過(guò)兩軸承(24)裝設(shè)于所述機(jī)械小腿(I)和所述主軸架(23)上;所述螺栓(22)的兩端分別連接所述機(jī)械小腿(I)和所述主軸架(23)，所述電機(jī)(25)裝設(shè)于所述主軸架(23)上，其輸出軸與所述踝主軸B(21)的下端相連；所述腳趾(5)與所述跖骨桿(4)之間裝設(shè)有腳趾彈簧(51)，所述腳背面(7)與所述跖骨桿(4)之間裝設(shè)有跖骨上彈簧A(41)和跖骨上彈簧B(43)，所述弓形腳底板(8)為上凸形彈性金屬板，所述橡膠支柱(6)位于所述跖骨上彈簧A(41)與所述跖骨上彈簧B(43)之間；所述腳背面(7)的右端采用跗骨彈簧(31)與所述跗骨桿(3)相連;所述弓形腳底板(8)的左右兩端分別通過(guò)跖骨下彈簧A(42)、跖骨下彈簧B(44)與所述跖骨桿(4)相連。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種抗沖擊四自由度并聯(lián)仿人機(jī)械足，屬于仿人機(jī)器人領(lǐng)域。它包括機(jī)械小腿、正交踝關(guān)節(jié)軸、跗骨桿、通過(guò)跗跖鉸鏈裝設(shè)于跗骨桿左端的跖骨桿、通過(guò)跖趾鉸鏈裝設(shè)于跖骨桿上的腳趾、裝設(shè)于跖骨板底部的弓形腳底板、腳背面、兩端分別與腳背面和跖骨桿4相連的橡膠支柱；正交關(guān)節(jié)軸包括主軸架、踝主軸A、踝主軸B、螺栓和電機(jī)；腳趾與跖骨桿之間裝設(shè)有腳趾彈簧，腳背面與跖骨桿之間裝設(shè)有跖骨上彈簧A和跖骨上彈簧B，腳背面的右端采用跗骨彈簧與跗骨桿相連；弓形腳底板的左右兩端分別通過(guò)跖骨下彈簧A、跖骨下彈簧B與跖骨桿相連。本發(fā)明是一種結(jié)構(gòu)合理、運(yùn)行平穩(wěn)、具有四個(gè)自由度和抗沖擊功能、并聯(lián)模式的仿人機(jī)器人足。
【IPC分類】B62D57/032
【公開(kāi)號(hào)】CN105620578
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610093838
【發(fā)明人】班書(shū)昊, 李曉艷, 蔣學(xué)東, 何云松, 席仁強(qiáng), 譚鄒卿
【申請(qǐng)人】常州大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年2月19日