低频串联仿人四自由度机械足的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及仿人机器人领域，特指一种低频串联仿人四自由度机械足。
【背景技术】
[0002]当前，仿人机器人的研究受到普遍的关注，并成为智能机器人领域中最为活跃的热点之一。为了更能适应人类的日常生活环境，仿人机器人必须具有与人类更为接近的机械足，以便机器人在行走过程中，产生与人类行走相类似的动作，控制好整个机器人的平衡。现有的仿人机器人的机械足运动度太少，不符合人足的运动特征。因此，设计一种具有四个运动自由度、低速行走的机械足具有一定的意义。
【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、运动性能更加逼真、具有四个自由度和低频特性、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:一种低频串联仿人四自由度机械足，它包括脚趾、跖骨杆、跗骨杆、连接所述跖骨杆与所述脚趾的脚趾轴、连接所述跗骨杆与所述跖骨杆的跗骨轴、连接所述跗骨杆与机械小腿的踝关节轴A、与所述踝关节轴A相垂直的踝关节轴B、两根螺栓、法兰盘、装设于所述跖骨杆上的脚趾电机、装设于所述脚趾电机输出轴上的脚趾小齿轮、装设于所述脚趾轴上与所述脚趾小齿轮啮合传动的脚趾大齿轮、装设于跗骨杆一端上的跗骨电机、装设于所述跗骨电机输出轴上的跗骨小齿轮、装设于所述跗骨轴上与所述跗骨小齿轮相啮合传动的跗骨大齿轮、装设于所述跗骨杆另一端的踝电机A、装设于所述踝电机A上的踝小齿轮、装设于所述踝关节轴A上与所述踝小齿轮相啮合传动的踝大齿轮。
[0005]所述脚趾大齿轮与所述脚趾相固结，所述跗骨大齿轮与所述跗骨杆相固结，所述踝大齿轮与所述机械小腿相固结;所述踝关节轴B的两端均通过轴承分别装设于所述机械小腿、所述法兰盘上;所述法兰盘与所述机械小腿通过两根所述螺栓连接锁紧;所述踝关节轴A可在垂直于所述踝关节轴B的方向自由转动;所述踝关节轴B的下端通过联轴器与踝电机B的输出轴相连。
[0006]本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:
[0007](I)本发明的低频串联仿人四自由度机械足，设有脚趾电机、跗骨电机、踝电机A和踝电机B，可以实现四个运动自由度，实现了人足运动姿态的高度模仿。
[0008](2)本发明的低频串联仿人四自由度机械足，还设有三对大、小齿轮，通过小齿轮带动大齿轮运动，实现了足部结构的低频运动特性。由此可知，本发明结构合理、具有四个自由度和低频特性，借助串联模式高度模拟了人足行走时的四个自由度的运行协调姿态。
【附图说明】
[0009]图1是本发明的低频串联仿人四自由度机械足的结构示意图。
[0010]图2是本发明的踝关节的结构原理图。
[00?1 ] 图中，I—机械小腿;2—附骨杆；3—妬骨杆;4—脚I?止；50—脚祉轴；51—脚I?止大齿轮;52—脚祉小齿轮;53—脚I?止电机;60—附骨轴;61—附骨大齿轮;62—附骨小齿轮;63—附骨电机;70—踝关节轴A; 71—踝大齿轮;72—踝小齿轮;73—踝电机A ； 80一踝关节轴B ；81 一法兰盘;82 一踩电机B ； 83 一联轴器;84 一螺检;85 一轴承。
【具体实施方式】
[0012]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。
[0013]参见图1和图2所示，本发明的低频串联仿人四自由度机械足，包括脚趾4、跖骨杆
3、跗骨杆2、连接跖骨杆3与脚趾4的脚趾轴50、连接跗骨杆2与跖骨杆3的跗骨轴60、连接跗骨杆2与机械小腿I的踝关节轴A70、与踝关节轴A70相垂直的踝关节轴B80、两根螺栓84、法兰盘81、装设于跖骨杆3上的脚趾电机53、装设于脚趾电机53输出轴上的脚趾小齿轮52、装设于脚趾轴50上与脚趾小齿轮52啮合传动的脚趾大齿轮51、装设于跗骨杆2—端上的跗骨电机63、装设于跗骨电机63输出轴上的跗骨小齿轮62、装设于跗骨轴60上与跗骨小齿轮相啮合传动的跗骨大齿轮61、装设于跗骨杆2另一端的踝电机A73、装设于踝电机A73上的踝小齿轮72、装设于踝关节轴A70上与踝小齿轮相啮合传动的踝大齿轮71。
[0014]参见图1和图2所不，脚祉大齿轮51与脚祉4相固结，附骨大齿轮61与附骨杆3相固结，踝大齿轮71与机械小腿I相固结;踝关节轴B8的两端均通过轴承85分别装设于机械小腿
1、法兰盘81上;法兰盘81与机械小腿I通过两根螺栓84连接锁紧;踝关节轴A70可在垂直于踝关节轴B80的方向自由转动;踝关节轴B80的下端通过联轴器83与踝电机B82的输出轴相连。
[0015]工作原理:踝电机B82带动踝关节轴B转动，进而带动机械小腿I相对于自身轴线的旋转，实现第一自由度;踝电机A73带动踝小齿轮72转动，并通过踝大齿轮71带动机械小腿I绕踝关节轴A70的转动，实现第二自由度;跗骨电机63通过跗骨小齿轮62带动跗骨大齿轮61和跗骨杆3绕跗骨轴60转动，实现第三自由度;脚趾电机53带动脚趾小齿轮52转动，并通过脚趾大齿轮51带动脚趾4绕脚趾轴50转动，实现第四自由度。
【主权项】
1.低频串联仿人四自由度机械足，其特征在于:包括脚趾(4)、跖骨杆(3)、跗骨杆(2)、连接所述跖骨杆(3)与所述脚趾(4)的脚趾轴(50)、连接所述跗骨杆(2)与所述跖骨杆(3)的跗骨轴(60)、连接所述跗骨杆(2)与机械小腿(I)的踝关节轴A(70)、与所述踝关节轴A(70)相垂直的踝关节轴B(80)、两根螺栓(84)、法兰盘(81 )、装设于所述跖骨杆(3)上的脚趾电机(53)、装设于所述脚趾电机(53)输出轴上的脚趾小齿轮(52)、装设于所述脚趾轴(50)上与所述脚趾小齿轮(52)啮合传动的脚趾大齿轮(51)、装设于跗骨杆(2)—端上的跗骨电机(63)、装设于所述跗骨电机(63)输出轴上的跗骨小齿轮(62)、装设于所述跗骨轴(60)上与所述跗骨小齿轮相啮合传动的跗骨大齿轮(61)、装设于所述跗骨杆(2)另一端的踝电机A(73)、装设于所述踝电机A(73)上的踝小齿轮(72)、装设于所述踝关节轴A(70)上与所述踝小齿轮相啮合传动的踝大齿轮(71);所述脚趾大齿轮(51)与所述脚趾(4)相固结，所述跗骨大齿轮(61)与所述跗骨杆(3)相固结，所述踝大齿轮(71)与所述机械小腿(I)相固结;所述踝关节轴B(S)的两端均通过轴承(85)分别装设于所述机械小腿(1)、所述法兰盘(81)上;所述法兰盘(81)与所述机械小腿(I)通过两根所述螺栓(84)连接锁紧;所述踝关节轴A(70)可在垂直于所述踝关节轴B(SO)的方向自由转动;所述踝关节轴B(SO)的下端通过联轴器(83)与踝电机B(82)的输出轴相连。
【专利摘要】本发明公开了一种低频串联仿人四自由度机械足，属于仿人机器人领域。它包括脚趾、跖骨杆、跗骨杆、连接跖骨杆与脚趾的脚趾轴、连接跗骨杆与跖骨杆的跗骨轴、连接跗骨杆与机械小腿的踝关节轴A、踝关节轴B、两根螺栓、法兰盘、装设于跖骨杆上的脚趾电机、装设于脚趾电机输出轴上的脚趾小齿轮、与脚趾小齿轮啮合传动的脚趾大齿轮、装设于跗骨杆一端上的跗骨电机、装设于跗骨电机输出轴上的跗骨小齿轮、跗骨大齿轮、踝电机A、踝电机B、踝小齿轮和踝大齿轮。本发明是一种结构合理、运动性能更加逼真、具有四个自由度和低频特性、串联模式的仿人机器人足。
【IPC分类】B62D57/032
【公开号】CN105667628
【申请号】CN201610094186
【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