[发明专利]一种主动变刚度的柔性机械足

摘要

本发明公开了一种主动变刚度的柔性机械足，包括脚踝机构、脚掌机构和主动变刚度机构。脚踝机构主要通过两个铰链串联组成，这样的设计能够节省空间，减小连接处的磨损，延长机械的使用寿命，在保证灵活性的要求的同时还提供了较大的承载能力。主动变刚度机构包含两根弹簧，能够同时承受拉力和压力，缓冲踝关节运动时产生的拉力和压力，贮存能量，提高能量的利用效率。主动变刚度机构能够通过电机主动调节弹簧的刚度，改变机械足的柔性，更快速的适应变化的复杂环境，提高机械足在崎岖地形运动时的稳定性，同时满足机械在不同速度下对机械足柔性的需求。缓解机械足着地时对机体的冲击，避免造成对机器人本体的损伤。

主权项

1.一种主动变刚度的柔性机械足，其特征在于该机械足包括脚踝机构、脚掌机构和主动变刚度机构；所述脚踝机构包括小腿连接件、圆柱销一、中间支撑件、圆柱销二、圆柱套筒件、弹簧限位件、圆柱支撑件、限位销、弹簧固定件和踝弹簧；所述小腿连接件的一端与外部机器人的机械小腿连接，另一端通过圆柱销一与中间支撑件的一端连接；所述中间支撑件的另一端通过圆柱销二和圆柱筒套件连接；所述弹簧限位件安装在圆柱筒套件上；所述圆柱支撑件伸入圆柱筒套件内部；圆柱筒套件的两侧开有限位孔，限位销穿过限位孔和圆柱支撑件将圆柱支撑件和圆柱筒套件连接起来；所述限位销的两端分别连接一个弹簧固定件；两根踝弹簧的一端分别连接各自的弹簧固定件，另一端均连接在弹簧限位件上；所述主动变刚度机构有四个，分别安装于脚踝机构的前后左右；每个主动变刚度机构均包括套筒连接端、电机外壳、电机、联轴器、丝杠、弹簧一、变刚度件、弹簧二、丝杠固定端、万向节、万向节连接端和万向球；所述套筒连接端的一端与电机外壳连接，另一端安装有万向球；电机外壳内部有电机；电机的输出轴通过联轴器与丝杠的一端连接；所述丝杠的另一端穿过变刚度件与丝杠固定端螺纹连接；所述变刚度件嵌套在丝杠固定端外部，能够相对丝杠固定端移动；所述弹簧一的两端分别固定在电机外壳和变刚度件上；所述弹簧二的两端分别与变刚度件和丝杠固定端端部的挡板接触；所述变刚度件通过万向节与万向节连接端连接；万向节连接端固定在小腿连接件或中间支撑件上；所述脚掌机构包括上脚掌件、三维力传感器、下脚掌件、足端和万向球套筒；所述上脚掌件的上表面与圆柱支撑件连接，上表面开孔安装有万向球套筒，下表面与下脚掌件连接；所述万向球安装在万向球套筒中；所述下脚掌件内部具有凹槽和走线槽，凹槽用于固定三维力传感器，走线槽用于布置线路和承受载荷；所述三维力传感器与足端连接。