本发明公开了一种四自由度并联仿人高频机械足，属于仿人机器人领域。它包括脚趾、跖骨板A、跖骨板B、跗骨架、脚趾动力装置、跖骨动力装置、踝轴水平动力装置和踝轴垂直动力装置；脚趾动力装置包括趾轴和趾电机；跖骨动力装置包括跗骨轴、跗骨动力轴、小齿轮A、小齿轮B、大齿轮A、大齿轮B和跗骨电机；大齿轮A、大齿轮B分别与小齿轮A、小齿轮B相啮合；踝轴水平动力装置包括踝主轴A和踝电机A；踝轴垂直动力装置包括踝主轴B、轴承架、踝电机B和螺栓。本发明是一种结构合理、模仿效果更好、具有高频响应特性和四个运动自由度、并联模式的仿人机器足。
1.四自由度并联仿人高频机械足，其特征在于：包括脚趾(4)、跖骨板A(31)、跖骨板B(32)、跗骨架(2)、脚趾动力装置、跖骨动力装置、踝轴水平动力装置和踝轴垂直动力装置；
所述脚趾动力装置包括两端分别装设于所述跖骨板A(31)和所述跖骨板B(32)上的趾轴(80)、装设于所述跖骨板B(32)上与所述趾轴(80)的一端相连的趾电机(81)；所述脚趾(4)装设于所述趾轴(80)上；所述跖骨动力装置包括两端均通过轴承分别装设于所述跖骨板A(31)和所述跖骨板B(32)上的跗骨轴(70)和跗骨动力轴(73)、装设于所述跗骨轴(70)上的小齿轮A(71)和小齿轮B(72)、装设于所述跗骨动力轴(73)上的大齿轮A(74)和大齿轮B(75)、装设于所述跖骨板B(32)上与所述跗骨动力轴(73)一端相连的跗骨电机(76)；所述大齿轮A(74)和所述大齿轮B(75)的半径相同，所述小齿轮A(71)和所述小齿轮B(72)的半径相同，且所述大齿轮A(74)的半径为所述小齿轮A(71)半径的五倍；所述大齿轮A(74)、所述大齿轮B(75)分别与所述小齿轮A(71)、所述小齿轮B(72)相啮合；所述踝轴水平动力装置包括装设于所述跗骨架(2)上的踝主轴A(60)和踝电机A(61)；所述踝电机A(61)的输出轴与所述踝主轴A(60)的一端相连；所述踝轴垂直动力装置包括踝主轴B(62)、轴承架(63)、踝电机B(64)和螺栓(65)；所述踝主轴B(62)的两端均通过轴承分别装设于机械小腿(1)和所述轴承架(63)上；所述踝电机B(64)装设于所示轴承架(63)上，其输出轴与所述踝主轴B(62)的一端相连；所述螺栓(65)的两端分别连接所述轴承架(63)和所述机械小腿(1)；所述踝主轴A(60)垂直通过所述踝主轴B(62)。
四自由度并联仿人高频机械足
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高频机械足。
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。为了更好地模仿人类的运动，仿人机械足需要具有足够多的自由度和高频运动特性。现有技术的机械足虽然实现了行走功能，但无法模拟人足行走的运动细节，更无法实现类人的快速行走。因此，亟需设计一种具有四自由度的高频机械足，以实现更好地模仿人行走时的足部运动姿态。
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、具有高频响应特性和四个运动自由度、并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高频机械足，它包括脚趾、跖骨板A、跖骨板B、跗骨架、脚趾动力装置、跖骨动力装置、踝轴水平动力装置和踝轴垂直动力装置。
[0005] 所述脚趾动力装置包括两端分别装设于所述跖骨板A和所述跖骨板B上的趾轴、装设于所述跖骨板B上与所述趾轴的一端相连的趾电机；所述脚趾装设于所述趾轴上。
[0006] 所述跖骨动力装置包括两端均通过轴承分别装设于所述跖骨板A和所述跖骨板B上的跗骨轴和跗骨动力轴、装设于所述跗骨轴上的小齿轮A和小齿轮B、装设于所述跗骨动力轴上的大齿轮A和大齿轮B、装设于所述跖骨板B上与所述跗骨动力轴一端相连的跗骨电机；所述大齿轮A和所述大齿轮B的半径相同，所述小齿轮A和所述小齿轮B的半径相同，且所述大齿轮A的半径为所述小齿轮A半径的五倍；所述大齿轮A、所述大齿轮B分别与所述小齿轮A、所述小齿轮B相啮合。
[0007] 所述踝轴水平动力装置包括装设于所述跗骨架上的踝主轴A和踝电机A；所述踝电机A的输出轴与所述踝主轴A的一端相连。
[0008] 所述踝轴垂直动力装置包括踝主轴B、轴承架、踝电机B和螺栓；所述踝主轴B的两端均通过轴承分别装设于机械小腿和所述轴承架上；所述踝电机B装设于所示轴承架上，其输出轴与所述踝主轴B的一端相连；所述螺栓的两端分别连接所述轴承架和所述机械小腿；所述踝主轴A垂直通过所述踝主轴B。
[0009] 本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
[0010] (1)本发明的四自由度并联仿人高频机械足，设有脚趾动力装置和跖骨动力装置，通过趾电机和跗骨电机转动，可实现脚趾与跗骨架和跖骨板之间的相对运动，从而模拟人足的运动姿态。
[0011] (2)本发明的四自由度并联仿人高频机械足，还设有踝轴水平动力装置和踝轴垂直动力装置，通过踝电机A和踝电机B的运动，实现机械小腿与足部的两自由度的运动姿态模拟。
[0012] (3)此外，本发明的四自由度并联仿人高频机械足还设有双齿轮啮合传动，一方面实现了高频响应特征，另一方面增加了运动的稳定性。由此可知，本发明结构合理、具有高频响应特性和四个运动自由度，且实现了更佳的仿人运动姿态模拟。
附图说明
[0013] 图1是本发明的四自由度并联仿人高频机械足的结构剖视图。
[0014] 图中，1—机械小腿；2—跗骨架；31—跖骨板A；32—跖骨板B；4—脚趾；5—轴承；60—踝主轴A；61—踝电机A；62—踝主轴B；63—轴承架；64—踝电机B；65—螺栓；70—跗骨轴；71—小齿轮A；72—小齿轮B；73—跗骨动力轴；74—大齿轮A；75—大齿轮B；76—跗骨电机；80—趾轴；81—趾电机。
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，本发明的四自由度并联仿人高频机械足，包括脚趾4、跖骨板A31、跖骨板B32、跗骨架2、脚趾动力装置、跖骨动力装置、踝轴水平动力装置和踝轴垂直动力装置。
[0017] 参见图1所示，脚趾动力装置包括两端分别装设于跖骨板A31和跖骨板B32上的趾轴80、装设于跖骨板B32上与趾轴80的一端相连的趾电机81；脚趾4装设于趾轴80上；趾电机81带动趾轴80转动，进而带动脚趾4绕跖骨板A31和跖骨板B32运动。
[0018] 参见图1所示，跖骨动力装置包括两端均通过轴承分别装设于跖骨板A31和跖骨板B32上的跗骨轴70和跗骨动力轴73、装设于跗骨轴70上的小齿轮A71和小齿轮B72、装设于跗骨动力轴73上的大齿轮A74和大齿轮B75、装设于跖骨板B32上与跗骨动力轴73一端相连的跗骨电机76；大齿轮A74和大齿轮B75的半径相同，小齿轮A71和小齿轮B72的半径相同，且大齿轮A74的半径为小齿轮A71半径的五倍；大齿轮A74、大齿轮B75分别与小齿轮A71、小齿轮B72相啮合；跗骨电机76带动跗骨轴70转动，并通过小齿轮A71和小齿轮B72带动装设于跗骨动力轴73上的大齿轮A74和大齿轮B75转动，进而带动跗骨架2绕跖骨板运动。
[0019] 参见图1所示，踝轴水平动力装置包括装设于跗骨架2上的踝主轴A60和踝电机A61；踝电机A61的输出轴与踝主轴A60的一端相连；踝电机A61带动踝主轴A60运动，进而带动机械小腿1相对于跗骨架2转动。
[0020] 参见图1所示，踝轴垂直动力装置包括踝主轴B62、轴承架63、踝电机B64和螺栓65；踝主轴B62的两端均通过轴承分别装设于机械小腿1和轴承架63上；踝电机B64装设于所示轴承架63上，其输出轴与踝主轴B62的一端相连；螺栓65的两端分别连接轴承架63和机械小腿1；踝主轴A60垂直通过踝主轴B62；踝电机B64带动踝主轴B62转动，进而带动踝主轴A60转动，实现机械小腿1绕自身轴线方向相对于跗骨架2的扭转运动。
