[发明专利]四自由度并联仿人高频机械足

说明书

技术领域

本发明主要涉及仿人机器人领域，特指一种四自由度并联仿人高频机械足。

背景技术

从仿生学的角度来讲，仿人机器人具有适应环境能力强、动作灵活等优点，具有更加广阔的发展前景。为了更好地模仿人类的运动，仿人机械足需要具有足够多的自由度和高频运动特性。现有技术的机械足虽然实现了行走功能，但无法模拟人足行走的运动细节，更无法实现类人的快速行走。因此，亟需设计一种具有四自由度的高频机械足，以实现更好地模仿人行走时的足部运动姿态。

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、模仿效果更好、具有高频响应特性和四个运动自由度、并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：一种四自由度并联仿人高频机械足，它包括脚趾、跖骨板A、跖骨板B、跗骨架、脚趾动力装置、跖骨动力装置、踝轴水平动力装置和踝轴垂直动力装置。

所述脚趾动力装置包括两端分别装设于所述跖骨板A和所述跖骨板B上的趾轴、装设于所述跖骨板B上与所述趾轴的一端相连的趾电机；所述脚趾装设于所述趾轴上。

所述跖骨动力装置包括两端均通过轴承分别装设于所述跖骨板A和所述跖骨板B上的跗骨轴和跗骨动力轴、装设于所述跗骨轴上的小齿轮A和小齿轮B、装设于所述跗骨动力轴上的大齿轮A和大齿轮B、装设于所述跖骨板B上与所述跗骨动力轴一端相连的跗骨电机；所述大齿轮A和所述大齿轮B的半径相同，所述小齿轮A和所述小齿轮B的半径相同，且所述大齿轮A的半径为所述小齿轮A半径的五倍；所述大齿轮A、所述大齿轮B分别与所述小齿轮A、所述小齿轮B相啮合。

所述踝轴水平动力装置包括装设于所述跗骨架上的踝主轴A和踝电机A；所述踝电机A的输出轴与所述踝主轴A的一端相连。

所述踝轴垂直动力装置包括踝主轴B、轴承架、踝电机B和螺栓；所述踝主轴B的两端均通过轴承分别装设于机械小腿和所述轴承架上；所述踝电机B装设于所示轴承架上，其输出轴与所述踝主轴B的一端相连；所述螺栓的两端分别连接所述轴承架和所述机械小腿；所述踝主轴A垂直通过所述踝主轴B。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明的四自由度并联仿人高频机械足，设有脚趾动力装置和跖骨动力装置，通过趾电机和跗骨电机转动，可实现脚趾与跗骨架和跖骨板之间的相对运动，从而模拟人足的运动姿态。

(2)本发明的四自由度并联仿人高频机械足，还设有踝轴水平动力装置和踝轴垂直动力装置，通过踝电机A和踝电机B的运动，实现机械小腿与足部的两自由度的运动姿态模拟。

(3)此外，本发明的四自由度并联仿人高频机械足还设有双齿轮啮合传动，一方面实现了高频响应特征，另一方面增加了运动的稳定性。由此可知，本发明结构合理、具有高频响应特性和四个运动自由度，且实现了更佳的仿人运动姿态模拟。

附图说明

图1是本发明的四自由度并联仿人高频机械足的结构剖视图。

图中，1—机械小腿；2—跗骨架；31—跖骨板A；32—跖骨板B；4—脚趾；5—轴承；60—踝主轴A；61—踝电机A；62—踝主轴B；63—轴承架；64—踝电机B；65—螺栓；70—跗骨轴；71—小齿轮A；72—小齿轮B；73—跗骨动力轴；74—大齿轮A；75—大齿轮B；76—跗骨电机；80—趾轴；81—趾电机。

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，本发明的四自由度并联仿人高频机械足，包括脚趾4、跖骨板A31、跖骨板B32、跗骨架2、脚趾动力装置、跖骨动力装置、踝轴水平动力装置和踝轴垂直动力装置。

参见图1所示，脚趾动力装置包括两端分别装设于跖骨板A31和跖骨板B32上的趾轴80、装设于跖骨板B32上与趾轴80的一端相连的趾电机81；脚趾4装设于趾轴80上；趾电机81带动趾轴80转动，进而带动脚趾4绕跖骨板A31和跖骨板B32运动。