[发明专利]基于八面体桅杆型张拉整体结构的仿人足式机构及装置

说明书

本发明涉及基于八面体桅杆型张拉整体结构的仿人足式机构及装置，仿人足式机构包括底板，转向机构组件，顶板组件及八面体桅杆型张拉整体结构。本发明克服了传统仿人足式机构质量沉重，体积庞大，控制系统复杂，柔顺性较差，运动单一等不足，兼具顺应性、稳定性结构，结构简单，制造工艺简便，且八面体桅杆型张拉整体结构与锁定机构组件相结合，能够实现仿人足式机构的自锁，不需要通过控制实现自锁，可以确保足式机器人同时具有仿生学特性和机构学特性。本发明结构简单，同时机构的运动过程中，可以模拟踝关节背屈、跖屈、内翻和外翻的生物学运动特征，有望大力发展，在多领域实现其应用价值。

技术领域

本发明涉及仿生工程技术领域，可应用于机器人、可穿戴等领域，更具体的说是涉及基于八面体桅杆型张拉整体结构的仿人足式机构及装置。

背景技术

仿人足式机器人具有运动顺应性高和自适应性强等特点，在运动过程中能够实现非结构环境下的稳定自适应行走。与传统的工业机器人、轮式机器人等相比较，仿人足式机器人面对不同的环境情况，如狭小空间、崎岖路面、跨越沟壑、灾后救援等，能够通过调节自身的关节角度，提高与非结构环境下的交互性。

而现有的仿人足式机构仅考虑人体足部分生物组织的功能，因此仅能模仿人体足部简单的生物学特征。虽然仿人足式机构在行走方面取得了突破性进展，但仿人机器人足部机构与人体足部结构相比较，存在质量沉重，体积庞大，控制系统复杂，柔顺性较差，运动单一等缺点，特别是自适应非结构化地形行走的功能还存在很大不足。

因此，如何研究出一种兼具柔顺性、稳定性和能够机械自锁的仿人足式机构是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于八面体桅杆型张拉整体结构的仿人足式机构，克服了现有仿人足式机构的缺点。

本发明提供了一种基于八面体桅杆型张拉整体结构的仿人足式机构，包括：

底板，所述底板作为与非结构化地形接触的接触部；

转向机构组件，所述转向机构组件固定连接于底板顶端的中部，跟随所述底板状态变化发生转动；

锁定机构组件，所述锁定机构组件与所述转向机构组件连接，并位于所述转向机构组件上方，其上具有第一锁止部件，所述第一锁止部件接收来自所述转向机构组件的转动力、并能够跟随该转动力发生转动；

顶板组件，所述顶板组件位于所述锁定机构组件上，其底端具有与所述第一锁止部件可锁止或解锁的第二锁止部件；

八面体桅杆型张拉整体结构，所述八面体桅杆型张拉整体结构包括连接于所述底板与所述顶板组件之间的四组受拉弹簧和四组受压弹簧，四组所述受拉弹簧和四组所述受压弹簧两两平行、且交错布置；

所述底板在非结构化地形行走中，所述顶板组件上没有载荷加载情况下，根据地形变化，整体机构从自稳定状态转变为柔性自适应状态，形成柔性自适应机构，模拟踝关节运动特性，外部载荷作用在所述顶板组件情况下，通过所述第一锁止部件和第二锁止部件锁止，整个机构实现受载锁定，形成刚性可受载机构。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于八面体桅杆型张拉整体结构的仿人足式机构，克服了传统仿人足式机构质量沉重，体积庞大，控制系统复杂，柔顺性较差，运动单一等不足，兼具顺应性、稳定性结构，结构简单，制造工艺简便，且八面体桅杆型张拉整体结构与锁定机构组件相结合，能够实现仿人足式机构的自锁，不需要通过控制实现自锁，可以确保足式机器人同时具有仿生学特性和机构学特性。