仿人机器人三自由度串联抗冲击机械足制造技术

本发明专利技术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。本发明专利技术是一种结构合理、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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术需解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种结构合理、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。为了解决上述问题，本专利技术提出的解决方案为：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。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。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。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。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。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：(1)本专利技术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态。(2)本专利技术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，本专利技术结构合理、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。附图说明图1是本专利技术的仿人机器人三自由度串联抗冲击机械足的结构剖视图。图中，1—小腿杆；11—蜗轮；12—蜗杆；13—蜗杆架A；14—蜗杆架B；15—第一电机架；16—第一电机；2—跗骨板；20—跗骨轴；21—跗骨齿轮；22—跖骨齿轮；23—转轴；24—第二电机；3—跖骨；30—跖骨轴；31—第三电机；4—脚趾；5—弓形板；6—脚底板；61—第一橡胶柱；62—第二橡胶柱；63—第三橡胶柱；7—脚背板。具体实施方式以下将结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。参见图1所示，本专利技术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。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。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；脚趾4通过跖骨轴3与跖骨3相铰接，第三电机31的输出轴与跖骨轴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。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。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1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。本文档来自技高网...

【技术保护点】
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(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)；所述踝关节动力装置包括蜗轮(11)、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。...

【技术特征摘要】
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(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)；所述踝关节动力装置包括蜗轮(11)、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...

【专利技术属性】
技术研发人员：班书昊，蒋学东，李晓艳，何云松，席仁强，徐然，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32