仿人机器人三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三自由度串联抗冲击机械足。
【背景技术】
[0002]随着科技的发展和人类生活的提高，机器人得到了广泛的应用，作为与人类结构更为贴近的仿人机器人，已经成为智能机器人领域中最为活跃的热点之一。仿人机器人的机械结构包括机械头、机械手、机械足和机械躯干，其中，机械足的设计非常重要，它决定着机器人的行走过程与平衡程度，甚至还要具有保护其他结构部分的功能。现有的仿人机械足运动虽然实现了行走过程，但仍具有一定的缺点:自由度较少，抗冲击能力较弱。因此，设计一种更好模拟人足、吸收外界冲击能力的机械足具有一定的实用价值。
【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、具有三个运动自由度和抗冲击性能、串联模式的仿人机器人足。
[0004]为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为:一种仿人机器人三自由度串联抗冲击机械足，它包括小腿杆、跗骨板、跖骨、脚趾、踝关节动力装置、跗跖关节动力装置、第三电机、弓形板、脚底板、脚背板、一根第一橡胶柱、两根第二橡胶柱和两根第三橡胶柱。
[0005]所述踝关节动力装置包括蜗轮、与所述蜗轮相啮合的蜗杆、分别装设于所述蜗杆两端的蜗杆架A和蜗杆架B、装设于所述蜗杆架B上的第一电机架、装设于所述第一电机架上的第一电机;所述蜗轮与所述小腿杆相连，所述蜗杆架A和所述蜗杆架B平行装设于所述跗骨板上;所述第一电机的输出轴与所述蜗杆的一端相连。
[0006]所述跗跖关节动力装置包括跗骨轴、装设于所述跗骨板上的跗骨齿轮、装设于所述跖骨上的跖骨齿轮、连接所述跖骨与所述跖骨齿轮的转轴、第二电机;所述第二电机的输出轴与所述转轴相连。
[0007]所述脚趾通过跖骨轴与所述跖骨相铰接，所述第三电机的输出轴与所述跖骨轴相连;所述脚背板与所述弓形板分别装设于所述跖骨板的上、下两端;所述弓形板为上凸型曲板，其两端均与所述脚底板相连。
[0008]所述弓形板与所述脚底板之间装设有所述第一橡胶柱、所述第二橡胶柱和所述第三橡胶柱;所述第一橡胶柱位于两根所述第二橡胶柱的中间，所述两根第三橡胶柱分别位于两根所述第二橡胶柱的外侧;所述第一橡胶柱长度最长，所述第三橡胶柱长度最短。
[0009]本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:
[0010](I)本发明的仿人机器人三自由度串联抗冲击机械足，设有三个电机，分别用于实现脚趾、跖骨、跗骨板和小腿杆之间的相对运动，实现了三个运动自由度的模拟人足运动姿
??τ O
[0011](2)本发明的仿人机器人三自由度串联抗冲击机械足，还设有第一橡胶柱、二橡胶柱和第三橡胶柱，用于吸收机械足行走过程中的冲击能量；由此可知，本发明结构合理、具有三个运动自由度和抗冲击性能，能够有效模拟人足运动姿态和抗冲击性能。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的仿人机器人三自由度串联抗冲击机械足的结构剖视图。
[0013]图中，I一小腿杆;11一蜗轮；12—蜗杆；13—蜗杆架A; 14一蜗杆架B; 15一第一电机架；16一第一电机;2—附骨板;20—附骨轴;21—附骨齿轮;22一妬骨齿轮;23一转轴;24一第二电机;3—妬骨;30—妬骨轴;31—第二电机;4一脚祉;5—弓形板;6—脚底板;61—第一橡胶柱;62一第二橡胶柱;63一第二橡胶柱;7一脚背板。
【具体实施方式】
[0014]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。
[0015]参见图1所示，本发明的仿人机器人三自由度串联抗冲击机械足，包括小腿杆1、跗骨板2、跖骨3、脚趾4、踝关节动力装置、跗跖关节动力装置、第三电机31、弓形板5、脚底板6、脚背板7、一根第一橡胶柱61、两根第二橡胶柱62和两根第三橡胶柱63。
[0016]参见图1所示，踝关节动力装置包括蜗轮11、与蜗轮11相啮合的蜗杆12、分别装设于蜗杆12两端的蜗杆架A13和蜗杆架B14、装设于蜗杆架B14上的第一电机架15、装设于第一电机架15上的第一电机16;蜗轮11与小腿杆11相连，蜗杆架A13和蜗杆架B14平行装设于跗骨板2上;第一电机16的输出轴与蜗杆12的一端相连。
[0017]参见图1所示，跗跖关节动力装置包括跗骨轴20、装设于跗骨板2上的跗骨齿轮21、装设于跖骨3上的跖骨齿轮22、连接跖骨3与跖骨齿轮22的转轴23、第二电机24;第二电机24的输出轴与转轴23相连;脚祉4通过妬骨轴3与妬骨3相铰接，第三电机31的输出轴与妬骨轴3相连;脚背板7与弓形板5分别装设于跖骨板2的上、下两端；弓形板5为上凸型曲板，其两端均与脚底板6相连。
[0018]参见图1所示，弓形板5与脚底板6之间装设有第一橡胶柱61、第二橡胶柱62和第三橡胶柱63;第一橡胶柱61位于两根第二橡胶柱62的中间，两根第三橡胶柱63分别位于两根第二橡胶柱62的外侧;第一橡胶柱61长度最长，第三橡胶柱63长度最短。
[0019]工作原理:第一电机16带动蜗杆12转动，进而带动蜗轮11和小腿杆I绕跗骨板2转动，实现第一运动自由度;第二电机24带动转轴23和跖骨齿轮22转动，进而带动跗骨齿轮21和跗骨板2绕跗骨轴20相对转动，实现第二运动自由度;第三电机31带动脚趾4绕跖骨轴30转动，实现第三运动自由度;机械足行走过程中，遇到地面不平时产生较大的冲击能量，使得弓形板5发生变形，依次压缩第一橡胶柱61、第二橡胶柱62和第三橡胶柱63，橡胶柱发生变形，吸收冲击能量，实现抗冲击性能。
【主权项】
1.仿人机器人三自由度串联抗冲击机械足，其特征在于:包括小腿杆(I)、跗骨板(2)、跖骨(3)、脚趾(4)、踝关节动力装置、跗跖关节动力装置、第三电机(31)、弓形板(5)、脚底板(6)、脚背板(7)、一根第一橡胶柱(61)、两根第二橡胶柱(62)和两根第三橡胶柱(63);所述踝关节动力装置包括蜗轮(U)、与所述蜗轮(11)相啮合的蜗杆(12)、分别装设于所述蜗杆(12)两端的蜗杆架A(13)和蜗杆架B(14)、装设于所述蜗杆架B(14)上的第一电机架(15)、装设于所述第一电机架(15)上的第一电机(16);所述蜗轮(11)与所述小腿杆(11)相连，所述蜗杆架A(13)和所述蜗杆架B(14)平行装设于所述跗骨板(2)上;所述第一电机(16)的输出轴与所述蜗杆(12)的一端相连;所述跗跖关节动力装置包括跗骨轴(20)、装设于所述跗骨板(2)上的跗骨齿轮(21)、装设于所述跖骨(3)上的跖骨齿轮(22)、连接所述跖骨(3)与所述跖骨齿轮(22)的转轴(23)、第二电机(24);所述第二电机(24)的输出轴与所述转轴(23)相连;所述脚趾(4)通过跖骨轴(3)与所述跖骨(3)相铰接，所述第三电机(31)的输出轴与所述跖骨轴(3)相连;所述脚背板(7)与所述弓形板(5)分别装设于所述跖骨板(2)的上、下两端；所述弓形板(5)为上凸型曲板，其两端均与所述脚底板(6)相连;所述弓形板(5)与所述脚底板(6)之间装设有所述第一橡胶柱(61)、所述第二橡胶柱(62)和所述第三橡胶柱(63);所述第一橡胶柱(61)位于两根所述第二橡胶柱(62)的中间，所述两根第三橡胶柱(63)分别位于两根所述第二橡胶柱(62)的外侧;所述第一橡胶柱(61)长度最长，所述第三橡胶柱(63)长度最短。
【专利摘要】本发明公开了仿人机器人三自由度串联抗冲击机械足，属于仿人机器人领域。它包括小腿杆、跗骨板、跖骨、脚趾、踝关节动力装置、跗跖关节动力装置、第三电机、弓形板、脚底板、脚背板、一根第一橡胶柱、两根第二橡胶柱和两根第三橡胶柱；踝关节动力装置包括蜗轮、蜗杆、蜗杆架A、蜗杆架B、第一电机架和第一电机；蜗轮与小腿杆相连，蜗杆架A和蜗杆架B平行装设于跗骨板上；第一电机的输出轴与蜗杆的一端相连；跗跖关节动力装置包括跗骨轴、跗骨齿轮、跖骨齿轮、转轴和第二电机；第二电机的输出轴与转轴相连。本发明是一种结构合理、具有三个运动自由度和抗冲击性能、串联模式的仿人机器人足。
【IPC分类】B62D57/032
【公开号】CN105667626
【申请号】CN201610092151
【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6月15日
【申请日】2016年2月19日