一种仿真智能机器人的脚掌关节总成的制作方法

本发明涉及到机器人领域，特别涉及到一种仿真智能机器人的脚掌关节总成。

背景技术：

在现有技术的机器人领域中，有关脚掌关节的结构很多。但大多数都采用舵机做关节，一个关节几个自由度就必须有几个舵机。这就使得每个关节复杂体积大无法与真人关节大小相对应，且重量重。即使国外有些机器人技术领先的国家，其机器人的脚掌关节也相对较大，结构也复杂，且脚掌没有趾关节，其是一块大脚板。这也使得无法做到与真人关脚掌关节的大小相对应，更谈不上仿真人脚掌关节了。如何克服以现有技术存在的不足，使一个脚掌关节几个自由度驱动电机的结构一体化，让脚掌距关节的大小与真人脚掌距关节的大小相对应。同时，让脚掌距关节与脚趾关节构成一个整体结构，使得各关节基体相互借用，以便缩小体积，使整个脚掌关节大小接近真人，距关节和脚趾关节仿真度尽可能接近真人。提供一种仿真智能机器人的脚掌关节总成，这就成了本发明的主要研究课题。

技术实现要素：

本发明的目的就是要克服现有机器人脚掌关节相对较大，结构也复杂，且脚掌没有趾关节，仿真度低的不足，提供一种让脚掌距关节与脚趾关节构成一体，关节基体相互借用，体积小，仿真度高的仿真智能机器人的脚掌关节总成。

为实现以上的目的，本发明是通过以下技术方案来实现的。一种仿真智能机器人的脚掌关节总成，其特征在于整个脚掌关节总成包括脚掌基体、铰接定位在脚掌基体前端的脚趾排、两端伸出轴定位在脚掌基体后部“U”槽下部的脚掌内外摆电机、铰接定位在脚掌基体后部“U”槽上部的脚掌前后跷电机、设置在脚背外侧板和脚背内侧板之间且定位在脚掌基体上的脚趾排电机、定位在脚掌前后跷电机两端伸出轴上的前后跷电机叉；所述脚趾排上前端设有五根脚趾骨后端设有内外侧两对交接耳，两对交接耳中间开有孔相应的脚背内外侧板前端也开有相应的孔，两对交接耳分别插入脚背内外侧板前端并分别用趾关节内外管轴穿过两对交接耳中间的孔和脚背内外侧板前端的孔旋入中间管中，使脚趾排铰接定位在脚掌基体前端，中间管两端套有复位扭簧以供脚趾排复位之力，脚趾排电机轴上装有趾关节卷扬轮，趾关节卷扬轮上绕有柔性线，柔性线一端定位在脚趾排上，脚趾排电机正转脚趾排翘起脚趾排电机反转脚趾排在复位扭簧的作用下脚趾排复位；所述脚掌前后跷电机两端伸出轴定位在连接有小腿骨杆的前后跷电机叉上，其外壳上设有扇形齿轮，并且其外壳扇形齿轮中心轴线上设有一对铰接轴其轴线与前后跷电机轴的轴线相交垂直，脚掌前后跷电机通过其外壳上的一对铰接轴铰接定位在脚掌基体后部“U”槽上部；所述脚掌内外摆电机外壳上也设有扇形齿轮并与脚掌前后跷电机外壳上的扇形齿轮相互啮合，该扇形齿轮的中心轴线与其电机轴同轴。

进一步的，为了增大输出扭矩和为了便于控制以上所述的三种电机为带内置编码器带大减速比减速器的永磁交流伺服电机，其中脚掌前后跷电机和脚掌内外摆电机均为两端中心输出轴。

进一步的，为了实现大减速比以上所述的减速器可以是多级行星齿轮减速器或是摆线齿轮减速器。

进一步的，为了便于安装铰接定位在脚掌基体后部“U”槽下部的脚掌内外摆电机，脚掌基体后部“U”槽下部的后跟设有可方便拆装的脚掌内外摆电机跟骨塞，脚掌内外摆电机其中一端伸出轴定位在跟骨塞中，并通过跟骨塞定位在脚掌基体后部“U”槽下部的后跟上。

进一步的，为了减轻重量以上所述的脚掌基体、脚趾排、趾关节内外管轴、中间管、前后跷电机叉、小腿骨杆均采用铝合金或镁铝合金或碳酸纤维材料。

从以上的技术方案中可知，本发明具有各自由度之间的基体相互借用如: 脚掌基体既是脚趾排关节的基体又是脚掌前后跷关节和内外摆关节的基体，脚掌前后跷电机外壳上既设置了铰接轴又设置了扇形齿轮，同理脚掌内外摆电机外壳上也设置有扇形齿轮，且两个电机上的扇形齿轮互为啮合，两个扇形齿轮既是各自电机外壳的一部分又兼顾了扇形齿轮的传动功能，充分相互借用了彼此的基体压缩了空间。在脚趾关节上脚趾排上设有五个脚趾骨，整体结构的大小上也与真人大小一致，加上仿真的硅胶外形，其主要材质采用铝合金或镁铝合金或碳酸纤维材料等。从而使得本发明具有结构紧凑简，仿真度高，重量轻，细腻逼真特点。

为了更好地说明本发明，下面结合具体的实施方式及其附图作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明一实施例的主视图。

图2是图1的A向视图。

图3是图1的B向视图。

图4是图1的俯视图。

图5是图1的A-A剖视图。

图6是图1的A局部放大图。

图中：1-脚掌前后跷电机；2-前后跷电机叉；3-脚趾排电机；4-脚背外侧板；5-脚掌基体；6-趾关节外管轴；7-外侧交接耳；8-中间管；9-内侧交接耳；10-趾关节内管轴；11-趾关节卷扬轮；12-柔性线；13-脚背内侧板；14-铰接轴；15-含油轴承；16-铰接轴盖；17-小腿骨杆；18--前后跷电机壳上的扇形齿轮；19-内外摆电机壳上的扇形齿轮；20-脚趾排；21-跟骨塞；22-脚掌内外摆电机；23-复位扭簧；24-脚趾排电机轴；25-内外摆电机跟骨轴；26-内外摆电机嗀骨轴；27-脚趾排电机脚；28-前后跷电机轴；29-前后跷电机引线孔；30硅胶外形。

具体实施方式

从具体实施例的各图中可以清楚可看出，本发明包括脚掌基体5、铰接定位在脚掌基体5前端的脚趾排20、两端伸出轴定位在脚掌基体5后部“U”槽下部的脚掌内外摆电机22、铰接定位在脚掌基体5后部“U”槽上部的脚掌前后跷电机1、设置在脚背外侧板4和脚背内侧板13之间且定位在脚掌基体5上的脚趾排电机3、定位在脚掌前后跷电机轴28上的前后跷电机叉2；所述脚趾排20上前端设有五根脚趾骨后端设有内侧交接耳9和外侧交接耳7，两对交接耳中间开有孔相应的脚背内外侧板13、4前端也开有相应的孔，两对交接耳分别插入脚背内外侧板13、4前端并分别用趾关节内外管轴10、6穿过两对交接耳中间的孔和脚背内外侧板13、4前端的孔旋入中间管8中，使脚趾排20铰接定位在脚掌基体5前端，中间管8两端套有复位扭簧23以供脚趾排20复位之力，脚趾排电机轴24上装有趾关节卷扬轮11，趾关节卷扬轮11上绕有柔性线12，柔性线12一端定位在脚趾排20上，脚趾排电机3正转脚趾排20翘起脚趾排电机3反转脚趾排20在复位扭簧23的作用下脚趾排20复位；所述脚掌前后跷电机1两端伸出轴28定位在连接有小腿骨杆17的前后跷电机叉2上，其外壳上设有扇形齿轮18，并且其外壳扇形齿轮18中心轴线上设有一对铰接轴14其轴线与前后跷电机轴28的轴线相交垂直，脚掌前后跷电机1通过其外壳上的一对铰接轴14铰接定位在脚掌基体5后部“U”槽上部；所述脚掌内外摆电机22外壳上也设有扇形齿轮19并与脚掌前后跷电机外壳上的扇形齿轮18相互啮合，该扇形齿轮18的中心轴线与其电机轴同轴。

为了增大输出扭矩和为了便于控制以上所述的三种电机为带内置编码器带大减速比减速器的永磁交流伺服电机，其中脚掌前后跷电机1和脚掌内外摆电机22均为两端中心输出轴。为了实现大减速比以上所述的减速器是多级行星齿轮减速器。

为了便于安装铰接定位在脚掌基体5后部“U”槽下部的脚掌内外摆电机22，脚掌基体5后部“U”槽下部的后跟设有可方便拆装的脚掌内外摆电机跟骨塞21，脚掌内外摆电机22其中一端伸出轴定位在跟骨塞21中，并通过跟骨塞21定位在脚掌基体5后部“U”槽下部的后跟上。为了减轻重量以上所述的脚掌基体、脚趾排、趾关节内外管轴、中间管、前后跷电机叉、小腿骨杆均采用碳酸纤维材料。

从以上具体的实施方式中可知，本发明具有结构紧凑简单，仿真度高，重量轻，细腻逼真特点。

以上所列举的具体实施例仅仅是众多实施例的一种，无法一一列举。凡依本发明的保护范围所做的改进修改和修饰均属于本发明的保护范围，理应受到保护。