[发明专利]一种具有柔性踝关节的双足机器人

说明书

一种具有柔性踝关节的双足机器人，它涉及一种双足机器人，以解决现有双足机器人对地面适应性差，以及能量损失较大，能力效率较低的问题，它包括左腿、右腿和骨盆；左腿和右腿分别包括大腿、小腿、足部、髋关节、膝关节和踝关节；左腿和右腿通过骨盆连接，每个所述髋关节包括髋关节电机、一号髋关节链轮、二号髋关节链轮、髋关节链条和髋关节传动轴；每个所述膝关节包括膝关节电机、一号膝关节链轮、二号膝关节链轮、膝关节链条、膝关节传动轴、小腿连接座和两个大腿轴承座；所述连接架固定连接在所述足部连接座上，所述足部连接座安装在所述脚跟上，所述小腿与两个所述踝关节轴承座连接，本发明属于机器人技术领域。

技术领域

本发明涉及一种双足机器人，具体涉及一种具有柔性踝关节的双足机器人，属于仿人机器人技术领域。

背景技术

从上世纪60年代开始，开始出现仿人机器人。相比于其他种类的机器人，仿人机器人的发展十分迅猛。除了机器人学之外，对仿人机器人的研究还涵盖了力学、生物学、控制科学、甚至心理学等不同的学科，逐渐成为了一个多学科交叉的独特研究领域。以双足步行为主要运动形式的一类仿人机器人具有很高的灵活性，能够适应不同的地形，是仿人机器人领域里一个重要的分支。世界上有超过一半的地形目前的轮式或履带式机器人都无法顺利到达，而人类却可以靠他们的双脚走遍每一个角落，所以足式仿人机器人是完成自然环境地面任务的最佳选择。人类的双足步行运动是一个十分复杂的循环过程，需要所有下肢肌肉和部分躯干肌肉的协同配合，才能稳定地运动。人类可以在复杂、崎岖的自然地面环境中高效地行走，因此人类的足部结构和运动方式为双足步行机器人的研制提供了一个非常好的生物界参考对象。在双足步行机器人研究领域，研究者一般会参考人类进行设计，因为目前还没有一款机器人的综合性能能够超越人类。人类下肢具有足够的柔性，不但可以让人实现流畅、省力的双足步行，而且可以保护下肢的关节。人类下肢灵活、节能、吸收冲击的特点对于双足机器人来说，具有十分重要的借鉴意义。

本发明研制了一种包含髋关节、膝关节以及柔性踝关节的双足机器人，在传统主动双足机器人中引入具有柔性踝关节，被动关节中的弹性元件被设计成可调刚度，不但可以提高能量的利用效率，而且可以提高机器人对地面的适应性使其能够适应不平坦的地面环境，并具有较低的能量损失以及较高的能量效率。

发明内容

本发明是为解决现有双足机器人对地面适应性差，以及能量损失较大，能力效率较低的问题，进而提供一种具有柔性踝关节的双足机器人。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：一种具有柔性踝关节的双足机器人包括左腿、右腿和骨盆；左腿和右腿分别包括大腿、小腿、足部、髋关节、膝关节和踝关节；左腿和右腿通过骨盆连接，骨盆通过髋关节与大腿转动连接，大腿通过膝关节与小腿转动连接，小腿通过踝关节与足部转动连接；

每个所述髋关节包括髋关节电机、一号髋关节链轮、二号髋关节链轮、髋关节链条和髋关节传动轴；所述髋关节电机的轴向水平布置，所述髋关节电机的外壳安装在所述骨盆的下端面上，所述髋关节电机的输出轴上固装有所述一号髋关节链轮，所述髋关节传动轴转动安装在所述骨盆的下端面上，所述髋关节传动轴上固装有二号髋关节链轮，所述大腿固装在所述髋关节传动轴的两端，所述一号髋关节链轮通过髋关节链条与所述二号髋关节链轮连接；

每个所述膝关节包括膝关节电机、一号膝关节链轮、二号膝关节链轮、膝关节链条、膝关节传动轴、小腿连接座和两个大腿轴承座；所述膝关节电机的轴向水平布置，所述膝关节电机的外壳安装在所述大腿的下端，所述膝关节电机的输出轴上固装有所述一号膝关节链轮，所述膝关节传动轴插装在两个所述大腿轴承座上并能绕两个所述大腿轴承座旋转，所述大腿与两个所述大腿轴承座连接，所述小腿连接座安装在所述膝关节传动轴上，所述小腿与所述小腿连接座连接，所述一号膝关节链轮通过膝关节链条与所述二号膝关节链轮连接；