[发明专利]三自由度并联减振仿人机械足

说明书

技术领域

本发明主要涉及仿人机器人领域，特指一种三自由度并联减振仿人机械足。

背景技术

在智能机器人领域，仿人机器人的研究尤其受到普遍的关注，逐渐成为该领域 的研究热点之一。相比传统的机器人，仿人机器人的设计目的是更好地模拟人类的各种动作 和运动姿态，因此它比传统的机器人设计要求更高。尤其是机械足的设计，不仅要真实地模 拟人足行走，而言还要针对凸凹不平的地面具有减振吸能功能。因此，设计一种具有三个运 动自由度、能够减振吸能的仿人机械足意义重大。

发明内容

本发明需解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种 结构合理、具有运动减振功能、并联模式的三自由度的仿人机器人足。

为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种三自由度并联减振仿人机 械足，它包括跗骨板、跖骨板、脚趾轴、装设于所述脚趾轴上的大拇趾、二拇趾、三拇趾、 四拇趾和小拇趾，还包括踝关节轴、跗骨铰链A、跗骨铰链B、小腿弹簧A、小腿弹簧B、 扭转弹簧A、扭转弹簧B、脚趾弹簧、脚趾铰链A和脚趾铰链B。

所述踝关节轴可相对于所述跗骨板转动，机械小腿装设于所述踝关节轴上；所 述小腿弹簧A和所述小腿弹簧B分别装设于所述机械小腿的两侧；所述小腿弹簧A和所述小 腿弹簧B的两端均分别装设于所述机械小腿、所述跗骨板上；所述跖骨板通过所述跗骨铰链 A和所述跗骨铰链B与所述跗骨板相连。

所述扭转弹簧A和所述扭转弹簧B的两端均分别与所述跖骨板、所述跗骨板相 连；所述脚趾弹簧的两端分别连接所述跖骨板、所述脚趾轴；所述脚趾轴通过所述脚趾铰链 A和所述脚趾铰链B装设于所述跖骨板上；所述小腿弹簧A和小腿弹簧B处于零变形状态时， 所述机械小腿垂直于所示跗骨板。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明的三自由度并联减振仿人机械足，设有小腿弹簧A和小腿弹簧B， 以及扭转弹簧A和扭转弹簧B，能够有效对机械足行走过程中遇到的机械能进行吸收和减振。

(2)本发明的三自由度并联减振仿人机械足，还设有跗骨铰链A和跗骨铰链B， 以及踝关节轴和脚趾轴，使得本发明的机械足具有三个运动自由度。由此可知，本发明结构 合理、具有运动减振功能和三个运动自由度，有效模拟人足的运动姿态和减振属性。

附图说明

图1是本发明的三自由度并联减振仿人机械足的结构原理示意图。

图中，1—机械小腿；2—跗骨板；3—跖骨板；4—脚趾轴；41—大拇趾；42— 二拇趾；43—三拇趾；44—四拇趾；45—小拇趾；50—脚趾铰链A；51—脚趾铰链B；52—脚 趾弹簧；60—跗骨铰链A；61—跗骨铰链B；62—扭转弹簧A；63—扭转弹簧B；70—踝关节 轴；71—小腿弹簧A；72—小腿弹簧B。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明的三自由度并联减振仿人机械足，包括跗骨板2、跖骨板 3、脚趾轴4、装设于脚趾轴4上的大拇趾41、二拇趾42、三拇趾43、四拇趾44和小拇趾 45，还包括踝关节轴70、跗骨铰链A60、跗骨铰链B61、小腿弹簧A71、小腿弹簧B72、扭 转弹簧A62、扭转弹簧B63、脚趾弹簧52、脚趾铰链A50和脚趾铰链B51。

参见图1所示，踝关节轴70可相对于跗骨板2转动，机械小腿1装设于踝关节 轴70上；小腿弹簧A71和小腿弹簧B72分别装设于机械小腿1的两侧；小腿弹簧A71和小 腿弹簧B72的两端均分别装设于机械小腿1、跗骨板2上。

参见图1所示，跖骨板3通过跗骨铰链A60和跗骨铰链B61与跗骨板2相连； 扭转弹簧A62和扭转弹簧B63的两端均分别与跖骨板3、跗骨板2相连；脚趾弹簧52的两端 分别连接跖骨板3、脚趾轴4；脚趾轴4通过脚趾铰链A5和脚趾铰链B51装设于跖骨板3上； 小腿弹簧A71和小腿弹簧B72处于零变形状态时，机械小腿1垂直于所示跗骨板2。

工作原理：机械小腿1绕踝关节轴70转动，实现运动第一自由度，相应的运动 机械能被小腿弹簧A71和小腿弹簧B72所吸收；跖骨板3借助跗骨铰链A60和跗骨铰链B61 绕跗骨板2转动，实现运动第二自由度，相应的运动机械能被扭转弹簧A62和扭转弹簧B63 所吸收；五个拇趾同步绕脚趾轴4转动，相应的振动能量被脚趾弹簧52吸收。