仿人机器人两自由度串联抗冲击机械足的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及仿人机器人领域，特指一种仿人机器人两自由度串联抗冲击机械足。
【背景技术】
[0002]随着人们对生活质量的不断提升，仿人机器人得到了普遍的关注，并成为智能机器人领域中最为活跃的热点之一。仿人机器人与人类身体结构最为接近，其设计难度也最高。在仿人机器人结构中，其机械足的设计尤其重要，这是因为当足部与地面接触时，会产生相应的运动，容易导致机器人失去平衡，同时由于地面凹凸不平，仿人机器人在行走过程中会受到一定的冲击力。因此，设计一种具有两个自由度的抗冲击的机械足具有十分重要的意义。
【发明内容】
[0003]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、具有两个运动自由度、能够抵抗冲击的仿人机器人足。
[0004]为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为:一种仿人机器人两自由度串联抗冲击机械足，它包括跖骨板，分别装设于所述跖骨板上、下两表面的脚背板和拱形垫，装设于所述拱形垫底面的脚底板，脚趾，脚趾动力装置和机械小腿动力装置。
[0005]所述拱形垫为上凸型橡胶垫，所述脚底板为金属薄板;所述脚底板与所述拱形垫之间装设有第一冲击柱、两根第二冲击柱、两根第三冲击柱和两个第四冲击柱;所述第一冲击柱、所述第二冲击柱、所述第三冲击柱和所述第四冲击柱为弹性模量较大的橡胶制作，其长度按照等差数列设计，由所述脚底板的中部向两边部依次排列。
[0006]所述脚趾动力装置包括连接所述脚趾与所述跖骨板的趾关节，与所述趾关节提供动力的第二电机。
[0007]所述机械小腿动力装置包括装设于所述跖骨板上的蜗杆架A和蜗杆架B，两端分别装设于所述蜗杆架A、所述蜗杆架B上的蜗杆，与所述蜗杆相啮合传动的蜗轮，装设于所述U型架上的第一电机。
[0008]所述第一电机的输出轴与所述蜗杆的一端相连，所述U型架装设于所述蜗杆架B上，所述蜗轮通过踝关节装设于所述跖骨板上，并与机械小腿相固结。
[0009]所述脚趾可绕所述趾关节与所述跖骨板相对转动，所述机械小腿可绕踝关节与所述跖骨板相对转动。
[0010]本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:
[0011](I)本发明的仿人机器人两自由度串联抗冲击机械足，设有趾关节和踝关节，具有两个转动自由度，可以模仿人足行走时的基本动作，结构简单。
[0012](2)本发明的仿人机器人两自由度串联抗冲击机械足，还设有拱形垫和多根冲击柱，可以自发吸收行走过程中产生的冲击力；由此可知，本发明结构合理、借助两个运动自由度实现了人足的基本动作，且可以吸收冲击能量。
【附图说明】
[0013]图1是本发明的仿人机器人两自由度串联抗冲击机械足的结构原理图。
[0014]图中，丨一机械小腿;20一踝关节；21—蜗轮;22—蜗杆架A; 23—蜗杆;24—蜗杆架B ； 25一U型架;26一第一电机;30一妬骨板;31一脚背板;32一拱形垫;33一脚底板;40一I?止关节;41一脚祉；42一第二电机;5一第一冲击柱;6一第二冲击柱;7一第二冲击柱;8一第四冲击柱。
【具体实施方式】
[0015]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。
[0016]参见图1所示，本发明的仿人机器人两自由度串联抗冲击机械足，包括跖骨板30，分别装设于跖骨板30上、下两表面的脚背板31和拱形垫32，装设于拱形垫32底面的脚底板33，脚趾41，脚趾动力装置和机械小腿动力装置;拱形垫32为上凸型橡胶垫，脚底板33为金属薄板。
[0017]参见图1所示，脚底板33与拱形垫32之间装设有第一冲击柱5、两根第二冲击柱6、两根第三冲击柱7和两个第四冲击柱8;第一冲击柱5、第二冲击柱6、第三冲击柱7和第四冲击柱8为弹性模量较大的橡胶制作，其长度按照等差数列设计，由脚底板33的中部向两边部依次排列;机械足在行走过程中，遇到复杂的地面环境时，产生一定的冲击力，拱形垫32发生变形，冲击力将依次被第一冲击柱5、第二冲击柱6、第三冲击柱7和第四冲击柱8吸收，实现冲击隔振。
[0018]参见图1所示，脚祉动力装置包括连接脚祉41与妬骨板30的祉关节40，与祉关节40提供动力的第二电机42;第二电机42转动，带动脚趾41绕着趾关节40相对于跖骨板30转动。
[0019]参见图1所示，机械小腿动力装置包括装设于跖骨板30上的蜗杆架A22和蜗杆架B24，两端分别装设于蜗杆架A22、蜗杆架B24上的蜗杆23，与蜗杆23相啮合传动的蜗轮21，装设于U型架25上的第一电机26;第一电机26的输出轴与蜗杆23的一端相连，U型架25装设于蜗杆架B24上，蜗轮21通过踝关节20装设于跖骨板30上，并与机械小腿I相固结;第一电机26带动蜗杆23转动，进而带动蜗轮21和机械小腿I同步转动，此时机械小腿I绕着踝关节20相对于妬骨板30转动。
[0020]参见图1所示，脚趾41可绕趾关节40与跖骨板30相对转动，机械小腿I可绕踝关节20与跖骨板30相对转动。
【主权项】
1.仿人机器人两自由度串联抗冲击机械足，其特征在于:包括跖骨板(30)，分别装设于所述跖骨板(30)上、下两表面的脚背板(31)和拱形垫(32)，装设于所述拱形垫(32)底面的脚底板(33)，脚趾(41)，脚趾动力装置和机械小腿动力装置;所述拱形垫(32)为上凸型橡胶垫，所述脚底板(33)为金属薄板;所述脚底板(33)与所述拱形垫(32)之间装设有第一冲击柱(5)、两根第二冲击柱(6)、两根第三冲击柱(7)和两个第四冲击柱(8);所述第一冲击柱(5)、所述第二冲击柱(6)、所述第三冲击柱(7)和所述第四冲击柱(8)为弹性模量较大的橡胶制作，其长度按照等差数列设计，由所述脚底板(33)的中部向两边部依次排列;所述脚趾动力装置包括连接所述脚趾(41)与所述跖骨板(30)的趾关节(40)，与所述趾关节(40)提供动力的第二电机(42);所述机械小腿动力装置包括装设于所述跖骨板(30)上的蜗杆架A(22)和蜗杆架B(24)，两端分别装设于所述蜗杆架A(22)、所述蜗杆架B(24)上的蜗杆(23)，与所述蜗杆(23)相啮合传动的蜗轮(21)，装设于所述U型架(25)上的第一电机(26);所述第一电机(26)的输出轴与所述蜗杆(23)的一端相连，所述U型架(25)装设于所述蜗杆架B(24)上，所述蜗轮(21)通过踝关节(20)装设于所述跖骨板(30)上，并与机械小腿(I)相固结;所述脚趾(41)可绕所述趾关节(40)与所述跖骨板(30)相对转动，所述机械小腿(I)可绕踝关节(20)与所述跖骨板(30)相对转动。
【专利摘要】本发明公开了一种仿人机器人两自由度串联抗冲击机械足，属于仿人机器人领域。它包括跖骨板，分别装设于跖骨板上、下两表面的脚背板和拱形垫，装设于拱形垫底面的脚底板，脚趾，脚趾动力装置和机械小腿动力装置；拱形垫为上凸型橡胶垫，脚底板为金属薄板；脚底板与拱形垫之间装设有第一冲击柱、两根第二冲击柱、两根第三冲击柱和两个第四冲击柱；脚趾动力装置包括趾关节和第二电机，机械小腿动力装置包括蜗杆架A、蜗杆架B、蜗杆、蜗轮和第一电机；脚趾可绕趾关节与跖骨板相对转动，机械小腿可绕踝关节与跖骨板相对转动。本发明是一种结构合理、具有两个运动自由度、能够抵抗冲击的仿人机器人足。
【IPC分类】B62D57/032
【公开号】CN105584553
【申请号】CN201510954267
【发明人】班书昊, 蒋学东, 李晓艳, 何云松, 席仁强, 徐然
【申请人】常州大学
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年12月17日