[实用新型]一种欠驱动仿生脚踝关节结构

说明书

本实用新型涉及一种欠驱动仿生脚踝关节结构，包括依次从上至下连接的驱动装置、传动机构、连接座和脚掌；传动机构底部与连接座之间通过穿设一连接轴进行连接，驱动装置通过传动机构传动控制连接座以连接轴为轴线进行转动，带动脚掌进行前后俯仰转动；脚掌设连接座装配槽，连接座滑动连接在连接座装配槽内，脚掌相对于连接座左右侧摆滑动；连接座底部凸设导向板，连接座装配槽内相应设导向槽，导向板沿导向槽移动；导向板左、右两侧均设阻尼组件，导向板移动时顶压阻尼组件，阻尼组件提供与导向板移动方向相反的作用力。本实用新型具有两个正交于一点的自由度，其中一个为欠驱动自由度，结构紧凑、重量轻、惯量小、控制简单、具有一定自适应能力。

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，具体涉及一种欠驱动仿生脚踝关节结构。

背景技术

双足机器人技术是机器人技术的高级发展阶段，而脚踝关节则是双足机器人技术的一大难点，它会直接影响步态的稳定性、可靠性以及控制的难易程度。

在双足机器人发展初期，由于采用静平衡步态的策略，脚踝关节拥有俯仰和侧摆两个主动自由度，多为串联堆叠的结构，驱动电机则集中在小腿内部，这势必会增加下肢的体积、重量以及转动惯量。而现有的双足机器人为了减轻下肢的重量和惯量，多采用动平衡步态的策略，脚踝关节只需要一个俯仰自由度，即只需要一个驱动电机来控制脚踝的运动。但是这两种步态策略，仅仅考虑到了平地行走，一旦地面坑洼不平或者有类似小石子的凸起物，现有的脚踝关节结构可能无法支撑住，只能依靠脚踝关节的主动自由度甚至膝关节和髋关节的自由度来主动调节位姿，但是这会增加控制算法的难度和复杂程度，并且由于是刚性连接，结构会受到较大的冲击力，有失效的风险。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种欠驱动仿生脚踝关节结构，用于解决现有技术中的机器人单驱动单自由度脚踝无法适应不同路况和地形、多驱动多自由度脚踝电机堆叠导致机器人下肢的体积、重量以及转动惯量的问题。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型提出一种欠驱动仿生脚踝关节结构，包括依次从上至下连接的驱动装置、传动机构、连接座和脚掌；

传动机构底部与连接座之间通过穿设一连接轴进行连接，驱动装置通过传动机构传动控制连接座以连接轴为轴线进行转动，从而带动脚掌进行前后俯仰转动；

脚掌开设一连接座装配槽，连接座滑动连接在连接座装配槽内，脚掌相对于连接座左右侧摆滑动；

连接座底部凸设有导向板，连接座装配槽内相应开设导向槽，导向板沿导向槽移动；

导向板左、右两侧均设置有阻尼组件，导向板移动时顶压阻尼组件，阻尼组件提供与导向板移动方向相反的作用力。

进一步地，所述脚掌设有抵顶机构，抵顶机构对连接座的前、后端面进行抵顶定位。

进一步地，所述连接座装配槽内固定安装有挡环，挡环与连接座的后端面抵顶，挡环为抵顶机构之一；

连接座装配槽上设有一挡面，挡面与连接座的前端面抵顶，挡面为抵顶机构之一。

进一步地，所述连接座的左、右两端开设有滑槽，脚掌左、右两侧均设有导向端盖，导向端盖朝连接座装配槽内突出并在滑槽内移动。

进一步地，所述传动机构包括第一齿轮、蜗杆、蜗轮，蜗杆上部设有齿轮部，蜗杆下部设有螺旋齿部；

驱动装置连接并控制第一齿轮转动，蜗杆的齿轮部与第一齿轮啮合，螺旋齿部与蜗轮啮合；

连接轴穿过蜗轮轴心并与蜗轮同步转动。

进一步地，所述传动机构还包括箱体组件，箱体组件将蜗轮包裹在内，蜗轮两轴端外凸有蜗轮凸台，箱体组件左、右两侧开孔，该开孔与蜗轮凸台转动连接。

进一步地，所述箱体组件左、右两侧开孔的孔内安装有第二镶套，第二镶套套在蜗轮凸台外侧。