[发明专利]一种仿生机械腿

说明书

本发明属于仿人机器人相关技术领域，其公开了一种仿生机械腿，包括：由形状记忆合金、复位弹簧、十字轴和丝杆组成的髋部和髋关节，由第二伸缩件组成的大腿部和具有两个旋转轴的膝关节，以及由形状记忆合金和十字轴组成的小腿部和踝关节，该仿生机械腿的关节运动由形状记忆合金驱动可以更好的与人体肌肉的生理性能相配合，在髋关节处三个自由度相互独立不会发生干涉，并且采用位移补偿结构解决了关节运动时容易出现卡死的问题，极大的提高了运动的灵活性和精度。

技术领域

本发明属于仿人机器人相关技术领域，更具体地，涉及一种仿生机械腿。

背景技术

假肢的开发需要残疾人来辅助测试，来测评假肢的功能和质量，但这样提高了开发成本，延长了开发时间，由于测试的假肢并不一样性能完备，因此也可能对残疾人造成二次伤害。随着社会的发展，人们对假肢的舒适度要求越来越严格。仿生技术可以打破生物和机器的界限，将不同的系统沟通起来，普遍应用于假肢的技术领域，尤其是仿生机械腿。中国专利CN108438090A公示了一种基于人工肌肉驱动的仿生机械腿，髋关节使用三个电机驱动实现三自由度运动，基于双气动人工肌肉的拮抗式运动方式，膝关节使用双气动人工肌肉设计六连杆机构，实现单自由度运动，踝关节使用两对双气动人工肌肉实现双自由度运动。但该专利中，使用了两种驱动源，缺少拟人性，在髋关节方面，髋关节没有设计出仿生驱动机构，且髋关节的内外旋运动和内翻外翻运动有干涉；在膝关节方面，大腿支架底部和小腿膝腿帽之间通过连杆连接，不符合人体大腿骨和小腿腿骨在做后屈运动时一直相连的状态；在踝关节方面，位移补偿件设计过于复杂，零件多，对制造精度要求高，加工工序多，提高了成本，且容易发生卡死。因此，亟需设计一种结构简单且运动顺畅的仿生机械腿。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种仿生机械腿，该仿生机械腿的关节运动由形状记忆合金驱动可以更好的与人体肌肉的生理性能相配合，在髋关节处三个自由度相互独立不会发生干涉，并且采用位移补偿结构解决了关节运动时容易出现卡死的问题，极大的提高了运动的灵活性和精度。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种仿生机械腿，所述仿生机械腿包括：髋部，包括髋关节胫骨，至少两个分别位于所述髋关节胫骨左右两侧的第一复位弹簧和第一记忆合金件、以及一端连接于所述第一复位弹簧和第一记忆合金件的位移补偿件；髋关节，包括髋关节圆盘、位于所述髋关节圆盘上部且转动方向分别为前后和左右的十字轴、位于所述髋关节圆盘下部的丝杆、丝杆上设有与所述丝杆匹配的丝杆螺母、与所述丝杆平行且固定连接于所述髋关节圆盘下部的第一伸缩件，所述第一伸缩件的下端与所述丝杆螺母固定连接；所述髋关节胫骨与所述十字轴连接，所述位移补偿件的另一端与所述髋关节圆盘连接；大腿部，包括大腿支架以及与所述大腿支架上端部固定连接的第二伸缩件，所述丝杆的下端部与所述大腿支架的下端部固定连接；膝关节，包括腔体，所述腔体内设有两个旋转轴，其中，所述大腿支架的下端部与所述旋转轴连接，所述第二伸缩件的下端部与所述旋转轴连接；小腿部，包括连接于所述膝关节下部的小腿胫骨、至少两个第二记忆合金件以及至少两个第二复位弹簧；踝关节，包括与所述小腿胫骨连接的十字轴以及与所述第二记忆合金件和第二复位弹簧连接的位移补偿件。

优选地，所述第一伸缩件和/或第二伸缩件的材料为形状记忆合金。

优选地，所述第一伸缩件和/或第二伸缩件包括依次连接的第三记忆合金件和第三复位弹簧。

优选地，所述第一伸缩件和/或第二伸缩件还包括套设于所述第三复位弹簧内部的杆件以及设于所述第三记忆合金件外部并与所述第三复位弹簧抵接的套筒，所述杆件的上部与所述第三记忆合金件连接，所述杆件的下部与所述第三复位弹簧的下部连接。

优选地，所述位移补偿件为多个圆环或椭圆环环环相扣。

优选地，所述第二伸缩件的下端部通过一凹型杆与所述旋转轴连接，其中，所述第二伸缩件连接与所述凹型杆的底部杆转动连接，所述凹型杆的开口部与所述旋转轴转动连接。