四自由度并联仿人低频机械足

摘要

本发明公开了一种四自由度并联仿人低频机械足，属于仿人机器人领域。它包括跗骨架、相互平行装设的跖骨板A和跖骨板B、装设于大齿轮轴B上的脚趾、小齿轮轴B、大齿轮轴A、小齿轮轴A、装设于跖骨板A上的步进电机A和步进电机B、装设于跗骨架上的踝电机B和正交踝关节；踝电机B的输出轴与正交踝轴A的一端相连，步进电机A的输出轴与小齿轮轴A的一端相连，步进电机B的输出轴与小齿轮轴B的一端相连；正交踝关节包括相互正交的正交踝轴A和正交踝轴B、踝轴A架、螺栓和踝电机A。本发明是一种结构合理、模仿效果更好、具有低频运动特性、四个自由度串联模式的仿人机器人足。

权利要求

1.四自由度并联仿人低频机械足，其特征在于：包括跗骨架(2)、相互平行并联装设的跖骨板A(31)和跖骨板B(32)、装设于大齿轮轴B(71)上的脚趾(4)、与大齿轮轴B相啮合传动的小齿轮轴B(72)、装设有所述跗骨架(2)的大齿轮轴A(61)、与所述大齿轮轴A(61)相啮合传动的小齿轮轴A(62)、装设于所述跖骨板A(31)上的步进电机A(63)和步进电机B(73)、装设于跗骨架(2)上的踝电机B(56)和正交踝关节；所述大齿轮轴B(71)、所述小齿轮轴B(72)、所述大齿轮轴A(61)和所述小齿轮轴A(62)的两端均分别装设于所述跖骨板A(31)和所述跖骨板B(32)上；所述踝电机B(56)的输出轴与正交踝轴A(51)的一端相连，所述步进电机A(63)的输出轴与所述小齿轮轴A(62)的一端相连，所述步进电机B的输出轴与所述小齿轮轴B的一端相连；所述正交踝关节包括相互正交的正交踝轴A(51)和正交踝轴B(52)、踝轴A架(55)、螺栓(53)和踝电机A(54)；所述正交踝轴B(52)的两端均通过两个滚动轴承(8)装设于所述跗骨架(2)上；所述正交踝轴A(51)垂直通过所述正交踝轴B(52)，其两端均通过两个滚动轴承(8)分别装设于机械小腿(1)和所述踝轴A架(55)上；所述机械小腿(1)与所述踝轴A架(55)通过四根所述螺栓(53)连接；所述踝电机A(54)装设于所述踝轴A架(55)上，其输出轴与所述正交踝轴A(51)的下端相连；所述大齿轮轴B(71)的啮合半径大于所述小齿轮轴B(72)的啮合半径，所述大齿轮轴A(61)的啮合半径大于所述小齿轮轴A(62)的啮合半径。

说明书

四自由度并联仿人低频机械足

技术领域

[0001] 本发明主要涉及仿人机器人领域，特指一种四自由度并联仿人低频机械足。

背景技术

[0002] 从仿生学的角度来讲，仿人机器人具有适应环境能力强、动作灵活等优点，具有更加广阔的发展前景。现有技术的仿人机器人在行走过程中，当足部与地面接触时，会产生相应的振动，从而导致机器人失去平衡。仿人机器人要实现高度的灵活性，模拟人类更为复杂的动作和姿态，机械足的结构设计尤为重要。因此，设计一种具有四自由度的低频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、模仿效果更好、具有低频运动特性、四个自由度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：一种四自由度并联仿人低频机械足，它包括跗骨架、相互平行装设的跖骨板A和跖骨板B、装设于大齿轮轴B上的脚趾、与大齿轮轴相啮合传动的小齿轮轴B、装设有所述跗骨架的大齿轮轴A、与所述大齿轮轴A相啮合传动的小齿轮轴A、装设于所述跖骨板A上的步进电机A和步进电机B、装设于跗骨架上的踝电机B和正交踝关节。

[0005] 所述大齿轮轴B、所述小齿轮轴B、所述大齿轮轴A和所述小齿轮轴A的两端均分别装设于所述跖骨板A和所述跖骨板B上；所述踝电机B的输出轴与正交踝轴A的一端相连，所述步进电机A的输出轴与所述小齿轮轴A的一端相连，所述步进电机B的输出轴与所述小齿轮轴B的一端相连。

[0006] 所述正交踝关节包括相互正交的正交踝轴A和正交踝轴B、踝轴A架、螺栓和踝电机A；所述正交踝轴B的两端均通过两个滚动轴承装设于所述跗骨架上；所述正交踝轴A垂直通过所述正交踝轴B，其两端均通过两个滚动轴承分别装设于机械小腿和所述踝轴A架上；所述机械小腿与所述踝轴A架通过四根所述螺栓连接；所述踝电机A装设于所述踝轴A架上，其输出轴与所述正交踝轴A的下端相连。

[0007] 本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

[0008] (1)本发明的四自由度并联仿人低频机械足，设有三个运动自由度和一个旋转自由度，能够实现四个方向的人足运动姿态模拟。

[0009] (2)本发明的四自由度并联仿人低频机械足，还设有大齿轮轴A、小齿轮轴A、大齿轮轴B和小齿轮轴B，电机转动，实现减速低频响应特性，可以模拟人慢速行走的过程。由此可知，本发明结构简单合理、模仿人足运动姿态效果更好、具有低频运动特性和四个自由度。

附图说明

[0010] 图1是本发明的四自由度并联仿人低频机械足的结构剖视图。

[0011] 图2是本发明的正交踝关节的结构原理图。

[0012] 图中，1—机械小腿；2—跗骨架；31—跖骨板A；32—跖骨板B；4—脚趾；51—正交踝轴A；52—正交踝轴B；53—螺栓；54—踝电机A；55—踝轴A架；56—踝电机B；61—大齿轮轴A；62—小齿轮轴A；63—步进电机A；71—大齿轮轴B；72—小齿轮轴B；73—步进电机B；8—滚动轴承。

具体实施方式

[0013] 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。

[0014] 结合图1和图2，本发明的四自由度并联仿人低频机械足，包括跗骨架2、相互平行装设的跖骨板A31和跖骨板B32、装设于大齿轮轴B71上的脚趾4、与大齿轮轴B相啮合传动的小齿轮轴B72、装设有跗骨架2的大齿轮轴A61、与大齿轮轴A61相啮合传动的小齿轮轴A62、装设于跖骨板A31上的步进电机A63和步进电机B73、装设于跗骨架2上的踝电机B56和正交踝关节。

[0015] 结合图1和图2，大齿轮轴B71、小齿轮轴B72、大齿轮轴A61和小齿轮轴A62的两端均分别装设于跖骨板A31和跖骨板B32上；踝电机B56的输出轴与正交踝轴A51的一端相连，步进电机A63的输出轴与小齿轮轴A62的一端相连，步进电机B的输出轴与小齿轮轴B的一端相连。

[0016] 结合图1和图2，正交踝关节包括相互正交的正交踝轴A51和正交踝轴B52、踝轴A架55、螺栓53和踝电机A54；正交踝轴B52的两端均通过两个滚动轴承8装设于跗骨架2上；正交踝轴A51垂直通过正交踝轴B52，其两端均通过两个滚动轴承8分别装设于机械小腿1和踝轴A架55上；机械小腿1与踝轴A架55通过四根螺栓53连接；踝电机A54装设于踝轴A架55上，其输出轴与正交踝轴A51的下端相连。

[0017] 工作原理：步进电机B73带动小齿轮轴B72转动，进而带动大齿轮轴B71和脚趾4相对于跖骨板A31和跖骨板B32转动；步进电机A63带动小齿轮轴A62转动，进而带动大齿轮轴A(61)和跗骨架(2)相对于跖骨板A31和跖骨板B32转动；踝电机B56带动正交踝轴B52转动，进而带动机械小腿1相对于跗骨架2转动；踝电机A54带动正交踝轴B52转动，进而带动跗骨架2绕机械小腿1的轴线旋转。