本发明主要涉及仿人机器人领域，特指一种仿人机器人三自由度串联减振机械足。
背景技术：
21世纪是机器人的时代，因此研究机器人、尤其是仿人机器人具有重大的意义。仿人机器人与传统机器人不同，它需要更好地模仿人类的复杂运动，因此仿人机器人的机械结构设计变得相当复杂。在仿人机器人结构中，机械足的设计更为重要，它不仅要实现稳定地行走，还有具有一定的减振功能，以适应地面的凸凹不平。现有的机械足运动自由度较少，无法真正的模拟人足行走。因此，设计一种具有较多自由度、可以自适应减振的机械足意义非凡。
技术实现要素：
本发明需解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构合理、具有三个运动自由度和减振功能、串联模式的仿人机器人足。
为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种仿人机器人三自由度串联减振机械足，它包括脚趾、跖骨、跗骨、连接所述脚趾与所述跖骨的趾关节和扭转弹簧A、连接所述跖骨与所述跗骨的跗跖关节和扭转弹簧B、连接所述跗骨与小腿骨的踝关节和扭转弹簧C、跗骨架、脚背面和弓形脚底。
所述跗骨架为刚度大、比重小的合金材料制作；所述脚背面为非金属材料制作的薄板；所述弓形脚底为上凸型金属薄板；所述脚背面装设于所述跗骨架的上表面上，且沿三十度仰斜；所述弓形脚底装设于所述跗骨架的下表面上；所述跖骨装设于所述跗骨架的中部正前方。
所述扭转弹簧A的扭转变形为零时，所述脚趾与所述跖骨在同一直线上；所述扭转弹簧B处于力学平衡时，所述跖骨与所述跗骨之间的夹角为150度；所述扭转弹簧C处于力学平衡时，所述小腿骨处于铅垂状态，且与所述跗骨所成120度夹角。
所述脚趾与所述跖骨可借助所述趾关节自由转动；所述跖骨与所述跗骨可借助所述跗跖关节自由转动；所述小腿骨可绕所述踝关节相对于所述跗骨自由转动。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明的仿人机器人三自由度串联减振机械足，设有扭转弹簧A、扭转弹簧B和扭转弹簧C，可分别对脚趾、跖骨和跗骨的运动进行减振。
(2)本发明的仿人机器人三自由度串联减振机械足，还设有趾关节、跗跖关节和踝关节，用于实现机械足的三个运动自由度；由此可知，本发明结构合理、具有三个运动自由度和减振功能，能够很好地模拟人足行走时的运动姿态和减振特性。
附图说明
图1是本发明的仿人机器人三自由度串联减振机械足的结构原理图。
图中，1—脚趾；2—跖骨；3—跗骨；4—小腿骨；5—跖骨架；6—弓形脚底；7—脚背面；8—趾关节；9—扭转弹簧A；10—跗跖关节；11—扭转弹簧B；12—踝关节；13—扭转弹簧C。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明的仿人机器人三自由度串联减振机械足，包括脚趾1、跖骨2、跗骨3、连接脚趾1与跖骨2的趾关节8和扭转弹簧A9、连接跖骨2与跗骨3的跗跖关节10和扭转弹簧B11、连接跗骨3与小腿骨4的踝关节12和扭转弹簧C13、跗骨架5、脚背面7和弓形脚底6；跗骨架5为刚度大、比重小的合金材料制作；脚背面7为非金属材料制作的薄板；弓形脚底6为上凸型金属薄板。
参见图1所示，脚背面7装设于跗骨架5的上表面上，且沿三十度仰斜；弓形脚底6装设于跗骨架5的下表面上；跖骨2装设于跗骨架5的中部正前方。
参见图1所示，扭转弹簧A9的扭转变形为零时，脚趾1与跖骨2在同一直线上；扭转弹簧B11处于力学平衡时，跖骨2与跗骨3之间的夹角为150度；扭转弹簧C13处于力学平衡时，小腿骨4处于铅垂状态，且与跗骨3所成120度夹角；脚趾1与跖骨2可借助趾关节8自由转动；跖骨2与跗骨3可借助跗跖关节10自由转动；小腿骨4可绕踝关节12相对于跗骨3自由转动。
工作原理：脚趾1可绕装设于跖骨2上的趾关节8自由转动，实现运动的第一自由度，行走过程中遇到的振动能量可被扭转弹簧A9吸收；跖骨2可绕装设于跗骨3上的跗跖关节10自由转动，实现运动的第二自由度，行走过程中遇到的振动能量可被扭转弹簧B11吸收；跗骨3可绕装设于小腿骨4上的踝关节12自由转动，实现运动的第三自由度，二者之间的振动能量可被扭转弹簧C吸收掉。