四自由度并聯(lián)仿人高頻機(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，特指一種四自由度并聯(lián)仿人高頻機(jī)械足。
【背景技術(shù)】
[0002]從仿生學(xué)的角度來(lái)講，仿人機(jī)器人具有適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、動(dòng)作靈活等優(yōu)點(diǎn)，具有更加廣闊的發(fā)展前景。為了更好地模仿人類的運(yùn)動(dòng)，仿人機(jī)械足需要具有足夠多的自由度和高頻運(yùn)動(dòng)特性。現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)械足雖然實(shí)現(xiàn)了行走功能，但無(wú)法模擬人足行走的運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)，更無(wú)法實(shí)現(xiàn)類人的快速行走。因此，亟需設(shè)計(jì)一種具有四自由度的高頻機(jī)械足，以實(shí)現(xiàn)更好地模仿人行走時(shí)的足部運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。

【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、模仿效果更好、具有高頻響應(yīng)特性和四個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度、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:一種四自由度并聯(lián)仿人高頻機(jī)械足，它包括腳趾、跖骨板A、跖骨板B、跗骨架、腳趾動(dòng)力裝置、跖骨動(dòng)力裝置、踝軸水平動(dòng)力裝置和踝軸垂直動(dòng)力裝置。
[0005]所述腳趾動(dòng)力裝置包括兩端分別裝設(shè)于所述跖骨板A和所述跖骨板B上的趾軸、裝設(shè)于所述跖骨板B上與所述趾軸的一端相連的趾電機(jī);所述腳趾裝設(shè)于所述趾軸上。
[0006]所述跖骨動(dòng)力裝置包括兩端均通過(guò)軸承分別裝設(shè)于所述跖骨板A和所述跖骨板B上的跗骨軸和跗骨動(dòng)力軸、裝設(shè)于所述跗骨軸上的小齒輪A和小齒輪B、裝設(shè)于所述跗骨動(dòng)力軸上的大齒輪A和大齒輪B、裝設(shè)于所述跖骨板B上與所述跗骨動(dòng)力軸一端相連的跗骨電機(jī);所述大齒輪A和所述大齒輪B的半徑相同，所述小齒輪A和所述小齒輪B的半徑相同，且所述大齒輪A的半徑為所述小齒輪A半徑的五倍;所述大齒輪A、所述大齒輪B分別與所述小齒輪A、所述小齒輪B相嚙合。
[0007]所述踝軸水平動(dòng)力裝置包括裝設(shè)于所述跗骨架上的踝主軸A和踝電機(jī)A;所述踝電機(jī)A的輸出軸與所述踝主軸A的一端相連。
[0008]所述踝軸垂直動(dòng)力裝置包括踝主軸B、軸承架、踝電機(jī)B和螺栓;所述踝主軸B的兩端均通過(guò)軸承分別裝設(shè)于機(jī)械小腿和所述軸承架上;所述踝電機(jī)B裝設(shè)于所示軸承架上，其輸出軸與所述踝主軸B的一端相連;所述螺栓的兩端分別連接所述軸承架和所述機(jī)械小腿；所述踝主軸A垂直通過(guò)所述踝主軸B。
[0009]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:
[0010](I)本發(fā)明的四自由度并聯(lián)仿人高頻機(jī)械足，設(shè)有腳趾動(dòng)力裝置和跖骨動(dòng)力裝置，通過(guò)趾電機(jī)和跗骨電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)腳趾與跗骨架和跖骨板之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而模擬人足的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。
[0011](2)本發(fā)明的四自由度并聯(lián)仿人高頻機(jī)械足，還設(shè)有踝軸水平動(dòng)力裝置和踝軸垂直動(dòng)力裝置，通過(guò)踝電機(jī)A和踝電機(jī)B的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械小腿與足部的兩自由度的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)模擬。
[0012](3)此外，本發(fā)明的四自由度并聯(lián)仿人高頻機(jī)械足還設(shè)有雙齒輪嚙合傳動(dòng)，一方面實(shí)現(xiàn)了高頻響應(yīng)特征，另一方面增加了運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。由此可知，本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理、具有高頻響應(yīng)特性和四個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，且實(shí)現(xiàn)了更佳的仿人運(yùn)動(dòng)姿態(tài)模擬。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明的四自由度并聯(lián)仿人高頻機(jī)械足的結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0014]圖中，I一機(jī)械小腿；2一附骨架；31—妬骨板A; 32一妬骨板B ； 4一腳I?止；5一軸承；60—踝主軸A; 61—踝電機(jī)A ； 62—踝主軸B ； 63—軸承架;64—踝電機(jī)B ； 65—螺栓;70—跗骨軸;71—小齒輪A; 72—小齒輪B; 73—跗骨動(dòng)力軸;74—大齒輪A; 75—大齒輪B; 76—跗骨電機(jī);80一I?止軸;81 一止電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]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。
[0016]參見(jiàn)圖1所示，本發(fā)明的四自由度并聯(lián)仿人高頻機(jī)械足，包括腳趾4、跖骨板A31、跖骨板B32、跗骨架2、腳趾動(dòng)力裝置、跖骨動(dòng)力裝置、踝軸水平動(dòng)力裝置和踝軸垂直動(dòng)力裝置。
[0017]參見(jiàn)圖1所示，腳趾動(dòng)力裝置包括兩端分別裝設(shè)于跖骨板A31和跖骨板B32上的趾軸80、裝設(shè)于跖骨板B32上與趾軸80的一端相連的趾電機(jī)81;腳趾4裝設(shè)于趾軸80上;趾電機(jī)81帶動(dòng)趾軸80轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)腳趾4繞跖骨板A31和跖骨板B32運(yùn)動(dòng)。
[0018]參見(jiàn)圖1所示，跖骨動(dòng)力裝置包括兩端均通過(guò)軸承分別裝設(shè)于跖骨板A31和跖骨板B32上的跗骨軸70和跗骨動(dòng)力軸73、裝設(shè)于跗骨軸70上的小齒輪A71和小齒輪B72、裝設(shè)于跗骨動(dòng)力軸73上的大齒輪A74和大齒輪B75、裝設(shè)于跖骨板B32上與跗骨動(dòng)力軸73—端相連的跗骨電機(jī)76;大齒輪A74和大齒輪B75的半徑相同，小齒輪A71和小齒輪B72的半徑相同，且大齒輪A74的半徑為小齒輪A71半徑的五倍;大齒輪A74、大齒輪B75分別與小齒輪A71、小齒輪B72相嚙合;跗骨電機(jī)76帶動(dòng)跗骨軸70轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)小齒輪A71和小齒輪B72帶動(dòng)裝設(shè)于跗骨動(dòng)力軸73上的大齒輪A74和大齒輪B75轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)跗骨架2繞跖骨板運(yùn)動(dòng)。
[0019]參見(jiàn)圖1所示，踝軸水平動(dòng)力裝置包括裝設(shè)于跗骨架2上的踝主軸A60和踝電機(jī)A61;踝電機(jī)A61的輸出軸與踝主軸A60的一端相連;踝電機(jī)A61帶動(dòng)踝主軸A60運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)機(jī)械小腿I相對(duì)于跗骨架2轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0020]參見(jiàn)圖1所示，踝軸垂直動(dòng)力裝置包括踝主軸B62、軸承架63、踝電機(jī)B64和螺栓65;踝主軸B62的兩端均通過(guò)軸承分別裝設(shè)于機(jī)械小腿I和軸承架63上;踝電機(jī)B64裝設(shè)于所示軸承架63上，其輸出軸與踝主軸B62的一端相連;螺栓65的兩端分別連接軸承架63和機(jī)械小腿I;踝主軸A60垂直通過(guò)踝主軸B62;踝電機(jī)B64帶動(dòng)踝主軸B62轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)踝主軸A60轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械小腿I繞自身軸線方向相對(duì)于跗骨架2的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.四自由度并聯(lián)仿人高頻機(jī)械足，其特征在于:包括腳趾(4)、跖骨板A(31)、跖骨板B(32)、跗骨架(2)、腳趾動(dòng)力裝置、跖骨動(dòng)力裝置、踝軸水平動(dòng)力裝置和踝軸垂直動(dòng)力裝置；所述腳趾動(dòng)力裝置包括兩端分別裝設(shè)于所述跖骨板A(31)和所述跖骨板B(32)上的趾軸(80)、裝設(shè)于所述跖骨板B(32)上與所述趾軸(80)的一端相連的趾電機(jī)(81);所述腳趾(4)裝設(shè)于所述趾軸(80)上;所述跖骨動(dòng)力裝置包括兩端均通過(guò)軸承分別裝設(shè)于所述跖骨板A(31)和所述跖骨板B(32)上的跗骨軸(70)和跗骨動(dòng)力軸(73)、裝設(shè)于所述跗骨軸(70)上的小齒輪A(71)和小齒輪B(72)、裝設(shè)于所述跗骨動(dòng)力軸(73)上的大齒輪A(74)和大齒輪B(75)、裝設(shè)于所述跖骨板B(32)上與所述跗骨動(dòng)力軸(73)—端相連的跗骨電機(jī)(76);所述大齒輪A(74)和所述大齒輪B(75)的半徑相同，所述小齒輪A(71)和所述小齒輪B(72)的半徑相同，且所述大齒輪A(74)的半徑為所述小齒輪A(71)半徑的五倍;所述大齒輪A(74)、所述大齒輪B(75)分別與所述小齒輪A(71)、所述小齒輪B(72)相嚙合;所述踝軸水平動(dòng)力裝置包括裝設(shè)于所述跗骨架(2)上的踝主軸A(60)和踝電機(jī)A(61);所述踝電機(jī)A(61)的輸出軸與所述踝主軸A(60)的一端相連;所述踝軸垂直動(dòng)力裝置包括踝主軸B(62)、軸承架(63)、踝電機(jī)B(64)和螺栓(65);所述踝主軸B(62)的兩端均通過(guò)軸承分別裝設(shè)于機(jī)械小腿(I)和所述軸承架(63)上;所述踝電機(jī)B(64)裝設(shè)于所示軸承架(63)上，其輸出軸與所述踝主軸B(62)的一端相連;所述螺栓(65)的兩端分別連接所述軸承架(63)和所述機(jī)械小腿(I);所述踝主軸A(60)垂直通過(guò)所述踝主軸B(62)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種四自由度并聯(lián)仿人高頻機(jī)械足，屬于仿人機(jī)器人領(lǐng)域。它包括腳趾、跖骨板A、跖骨板B、跗骨架、腳趾動(dòng)力裝置、跖骨動(dòng)力裝置、踝軸水平動(dòng)力裝置和踝軸垂直動(dòng)力裝置；腳趾動(dòng)力裝置包括趾軸和趾電機(jī)；跖骨動(dòng)力裝置包括跗骨軸、跗骨動(dòng)力軸、小齒輪A、小齒輪B、大齒輪A、大齒輪B和跗骨電機(jī)；大齒輪A、大齒輪B分別與小齒輪A、小齒輪B相嚙合；踝軸水平動(dòng)力裝置包括踝主軸A和踝電機(jī)A；踝軸垂直動(dòng)力裝置包括踝主軸B、軸承架、踝電機(jī)B和螺栓。本發(fā)明是一種結(jié)構(gòu)合理、模仿效果更好、具有高頻響應(yīng)特性和四個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度、并聯(lián)模式的仿人機(jī)器足。
【IPC分類】B62D57/032
【公開(kāi)號(hào)】CN105644651
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【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8日
【申請(qǐng)日】2016年2月19日