。
[0023]另外，当三个主动杆5.1同时联动时可以实现脚掌3与腿部2下端之间距离的变化，换句话说，脚掌3可以沿腿部2的轴线方向运动，即脚掌可以实现升降的微调，因此对于左右高低不平的路面，通过感应器反馈信号至控制器，实现左右脚掌2上的踝关节上的差别控制，实现左右均衡，最终使本发明的双足机器人可以在不平整的道路上平稳的行走。
[0024]作为优选，各主动杆5.1的长度均相同，各从动杆5.2的长度也均相同。在三个主动杆5.1和从动杆5.2的长度均相同时，其复位到初始位置时，即脚掌与地面平行，而腿部垂直于脚掌时，各个主动杆5.1和从动杆5.2受到的作用力相同，达到最优化。当然通过简单的计算可知，单侧的主动杆5.1和从动杆5.2长度过短则无法达到本发明的技术目的，这些根据实际的长度尺寸需要进行简单的计算即可得到三个主动杆5.1和从动杆5.2之间的尺寸要求。故，在此不进行赘述。
[0025]所述踝关节5内位于三个主动杆5.1之间还设有弹性支撑块7，所述弹性支撑块7的上端与腿部2的下端固定，弹性支撑块7的下端与脚掌3的上端固定。所述弹性支撑块7设于三个主动杆5.1、三个从动杆5.2以及脚掌3的上端面和腿部下端面所围成的容腔内。
[0026]所述弹性支撑块7为带有密闭空腔的气垫块，所述气垫块的空腔内设有用于加热空腔内气体的加热块。所述空腔内可以设有加热电源用于对加热块进行加热，且所述加热电源可以与机器人的控制单元信号连接。
[0027]髋关节4包括第一气缸4.1、第二气缸4.2、第三气缸4.3，各气缸的缸体部分与腰部I之间以及各气缸的活塞杆部分与腿部2的上端之间均通过一万向接头连接，且位于腰部I上的三个万向接头之间以及位于腿部2上的三个万向接头之间均不在同一直线上。通过各个气缸的伸缩，从而实现腿部2的不同方位的摆动。当然各气缸所需的气源可以通过外部气源输入，可以在本发明的机器人上设置空压机，通过空压机和多通气阀实现对于多个气缸的供气。
[0028]上述的腰部I上的三个万向接头之间以及位于腿部2上的三个万向接头之间均不在同一直线上是指，位于腰部I上的三个万向接头的安装位置不在同一直线上，即保证三个万向接头可以确定一个平面，同理腿部2上的三个万向接头的安装位置也不在同一直线上，由此当三个气缸的长度伸缩变化时，可以控制腿部2上端所在平面的角度转动，由此控制腿部2的各个方向的位置变化。
[0029]所述的一种双足机器人还包括用于控制各关节中的驱动机构的控制器8。具体地，所述控制器8用于控制各驱动电机的工作、和/或控制加热块的工作、和/或控制各气缸的工作。
[0030]所述脚掌3底部设有若干压力感应器，所述压力感应器与控制器8电连接。
[0031]在本行业的行走机器人领域中，驱动单元等于或者大于活动单元数量的情况称之为全驱动机器人，顾名思义，全驱动机器人的各个活动关节均由驱动机构进行驱动，由于其活动单元均受驱动机构控制，因此较容易实现行走，现有的行走机器人也多在全驱动领域范畴，而相对的，驱动单元少于活动单元数量的欠驱动领域则发展较为缓慢，本发明正是在欠驱动行走机器人领域上作出了极大的贡献。通过踝关节的三个驱动单元可以控制踝关节三个转动方向和一个轴向移动方向的运动，实现了欠驱动。
【主权项】
1.一种欠驱动双足机器人，它包括腰部⑴、腿部⑵和脚掌(3)，所述腿部⑵的上端与腰部(I)通过髋关节(4)连接，所述腿部(2)的下端与脚掌(3)通过踝关节(5)连接，且所述腿部(2)和脚掌(3)均为成对设置，其特征在于:所述的踝关节(5)包括沿腿部(2)中轴线所在的任意三个不相重叠的竖直平面分别设置的三个主动杆(5.1)，主动杆(5.1)的上端均分别与腿部(2)铰接，各主动杆(5.1)的下端均分别铰接有一从动杆(5.2)，各从动杆(5.2)的下端与脚掌(3)之间均分别通过各自的球形接头(6)连接，所述腿部上设有用于驱动各自的主动杆(5.1)沿腿部(2)中轴线所在的竖直平面摆动的驱动电机(5.3)。2.根据权利要求1所述的一种欠驱动双足机器人，其特征在于:各主动杆(5.1)的长度均相同、各从动杆(5.2)的长度均相同。3.根据权利要求1所述的一种欠驱动双足机器人，其特征在于:所述踝关节(5)内位于三个主动杆(5.1)之间还设有弹性支撑块(7)，所述弹性支撑块(7)的上端与腿部(2)的下端固定，弹性支撑块(7)的下端与脚掌(3)的上端固定。4.根据权利要求3所述的一种欠驱动双足机器人，其特征在于:所述弹性支撑块(7)为带有密闭空腔的气垫块，所述气垫块的空腔内设有用于加热空腔内气体的加热块。5.根据权利要求1所述的一种欠驱动双足机器人，其特征在于:髋关节(4)包括第一气缸(4.1)、第二气缸(4.2)、第三气缸(4.3)，各气缸的缸体部分与腰部(I)之间以及各气缸的活塞杆部分与腿部(2)的上端之间均通过一万向接头连接，且位于腰部(I)上的三个万向接头之间以及位于腿部(2)上的三个万向接头之间均不在同一直线上。6.根据权利要求1?5中的任意一项所述的一种欠驱动双足机器人，其特征在于:所述的一种双足机器人还包括用于控制各关节中的驱动机构的控制器(8)。7.根据权利要求6所述的一种欠驱动双足机器人，其特征在于:所述脚掌(3)底部设有若干压力感应器，所述压力感应器与控制器(8)电连接。
【专利摘要】本发明公开了一种欠驱动双足机器人，它包括腰部、腿部和脚掌，所述腿部的上端与腰部通过髋关节连接，所述腿部的下端与脚掌通过踝关节连接，其特征在于：所述的踝关节包括沿腿部中轴线所在的任意三个不相重叠的竖直平面分别设置的三个主动杆，主动杆的上端均分别与腿部铰接，各主动杆的下端均分别铰接有一从动杆，各从动杆的下端与脚掌之间均分别通过各自的球形接头连接。本发明提供一种关节上任意角度的转动均由多个驱动器联动控制，从而使关节任意角度转动的灵活度好，精度高的欠驱动双足机器人。
【IPC分类】B62D57/032
【公开号】CN104986239
【申请号】CN201510297908
【发明人】张智焕, 胡超
【申请人】浙江大学宁波理工学院
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年6月3日