[发明专利]仿人机器人三自由度串联抗冲击机械足

说明书

技术领域

本发明主要涉及仿人机器人领域，特指一种仿人机器人三自由度串联抗冲击机械足。

背景技术

随着科技的发展和人类生活的提高，机器人得到了广泛的应用，作为与人类结构更为贴近的仿人机器人，已经成为智能机器人领域中最为活跃的热点之一。仿人机器人的机械结构包括机械头、机械手、机械足和机械躯干，其中，机械足的设计非常重要，它决定着机器人的行走过程与平衡程度，甚至还要具有保护其他结构部分的功能。现有的仿人机械足运动虽然实现了行走过程，但仍具有一定的缺点：自由度较少，抗冲击能力较弱。因此，设计一种更好模拟人足、吸收外界冲击能力的机械足具有一定的实用价值。

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、具有三个运动自由度和抗冲击性能、串联模式的仿人机器人足。

为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种仿人机器人三自由度串联抗冲击机械足，它包括小腿杆、跗骨板、跖骨、脚趾、踝关节动力装置、跗跖关节动力装置、第三电机、弓形板、脚底板、脚背板、一根第一橡胶柱、两根第二橡胶柱和两根第三橡胶柱。

所述踝关节动力装置包括蜗轮、与所述蜗轮相啮合的蜗杆、分别装设于所述蜗杆两端的蜗杆架A和蜗杆架B、装设于所述蜗杆架B上的第一电机架、装设于所述第一电机架上的第一电机；所述蜗轮与所述小腿杆相连，所述蜗杆架A和所述蜗杆架B平行装设于所述跗骨板上；所述第一电机的输出轴与所述蜗杆的一端相连。

所述跗跖关节动力装置包括跗骨轴、装设于所述跗骨板上的跗骨齿轮、装设于所述跖骨上的跖骨齿轮、连接所述跖骨与所述跖骨齿轮的转轴、第二电机；所述第二电机的输出轴与所述转轴相连。

所述脚趾通过跖骨轴与所述跖骨相铰接，所述第三电机的输出轴与所述跖骨轴相连；所述脚背板与所述弓形板分别装设于所述跗骨板的上、下两端；所述弓形板为上凸型曲板，其两端均与所述脚底板相连。

所述弓形板与所述脚底板之间装设有所述第一橡胶柱、所述第二橡胶柱和所述第三橡胶柱；所述第一橡胶柱位于两根所述第二橡胶柱的中间，所述两根第三橡胶柱分别位于两根所述第二橡胶柱的外侧；所述第一橡胶柱长度最长，所述第三橡胶柱长度最短。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明的仿人机器人三自由度串联抗冲击机械足，设有三个电机，分别用于实现脚趾、跖骨、跗骨板和小腿杆之间的相对运动，实现了三个运动自由度的模拟人足运动姿态。

(2)本发明的仿人机器人三自由度串联抗冲击机械足，还设有第一橡胶柱、二橡胶柱和第三橡胶柱，用于吸收机械足行走过程中的冲击能量；由此可知，本发明结构合理、具有三个运动自由度和抗冲击性能，能够有效模拟人足运动姿态和抗冲击性能。

附图说明

图1是本发明的仿人机器人三自由度串联抗冲击机械足的结构剖视图。

图中，1—小腿杆；11—蜗轮；12—蜗杆；13—蜗杆架A；14—蜗杆架B；15—第一电机架；16—第一电机；2—跗骨板；20—跗骨轴；21—跗骨齿轮；22—跖骨齿轮；23—转轴；24—第二电机；3—跖骨；30—跖骨轴；31—第三电机；4—脚趾；5—弓形板；6—脚底板；61—第一橡胶柱；62—第二橡胶柱；63—第三橡胶柱；7—脚背板。

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，本发明的仿人机器人三自由度串联抗冲击机械足，包括小腿杆1、跗骨板2、跖骨3、脚趾4、踝关节动力装置、跗跖关节动力装置、第三电机31、弓形板5、脚底板6、脚背板7、一根第一橡胶柱61、两根第二橡胶柱62和两根第三橡胶柱63。

参见图1所示，踝关节动力装置包括蜗轮11、与蜗轮11相啮合的蜗杆12、分别装设于蜗杆12两端的蜗杆架A13和蜗杆架B14、装设于蜗杆架B14上的第一电机架15、装设于第一电机架15上的第一电机16；蜗轮11与小腿杆1相连，蜗杆架A13和蜗杆架B14平行装设于跗骨板2上；第一电机16的输出轴与蜗杆12的一端相连。

参见图1所示，跗跖关节动力装置包括跗骨轴20、装设于跗骨板2上的跗骨齿轮21、装设于跖骨3上的跖骨齿轮22、连接跖骨3与跖骨齿轮22的转轴23、第二电机24；第二电机24的输出轴与转轴23相连；脚趾4通过跖骨轴30与跖骨3相铰接，第三电机31的输出轴与跖骨轴30相连；脚背板7与弓形板5分别装设于跗骨板2的上、下两端；弓形板5为上凸型曲板，其两端均与脚底板6相连。