CN105620580A - 仿人机器人三自由度串联高频机械足 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了仿人机器人三自由度串联高频机械足，属于仿人机器人领域。它包括脚背面、脚底板、跗骨、跖骨、跖骨架、脚趾、踝轴、踝齿轮A、踝齿轮B、踝电机、跗骨轴、跗骨齿轮A、跗骨齿轮B、跗电机、趾轴、趾齿轮A、趾齿轮B和趾电机；踝齿轮B、踝齿轮A分别装设于跗骨和机械小腿上，跗骨齿轮B、跗骨齿轮A分别装设于跖骨和跗骨上；趾齿轮B、趾齿轮A分别装设于跖骨和脚趾上；踝电机、跗电机和趾电机的输出轴分别与踝齿轮B、跗骨齿轮B、趾齿轮B相连；跖骨架的上、下两端分别装设有脚背面和脚底板；跖骨装设于跖骨架上。本发明是一种结构合理、具有三个运动自由度和高频响应特征、串联模式的仿人机器人足。

Description

仿人机器人三自由度串联高频机械足
技术领域
本发明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高频机械足。
背景技术
随着科技的发展，仿人机器人的研究已经成为智能机器人领域中最为活跃的热点之一。与传统的机器人相比，仿人机器人需要模仿人类的复杂运动，以便适应复杂的工作环境。在仿人机器人设计中，机械足的设计尤为重要，因为它决定着机器人的运动速度、平衡程度和拟人程度。因此，为了更好地模拟人足行走，需有适当增加机械足的运动自由度。现有的仿人机械足具有运动不灵活、模仿程度不逼真等缺点。因此，设计一种具有较多自由度、快速行走的机械足意义重大。
发明内容
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、具有三个运动自由度和高频响应特征、串联模式的仿人机器人足。
为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种仿人机器人三自由度串联高频机械足，它包括脚背面、脚底板、跗骨、跖骨、跖骨架、脚趾、踝轴、踝齿轮A、踝齿轮B、踝电机、跗骨轴、跗骨齿轮A、跗骨齿轮B、跗电机、趾轴、趾齿轮A、趾齿轮B和趾电机。
所述踝齿轮B、踝齿轮A分别装设于所述跗骨的一端、机械小腿的末端上；所述跗骨齿轮B、所述跗骨齿轮A分别装设于所述跖骨的一端、所述跗骨的另一端上；所述趾齿轮B、所述趾齿轮A分别装设于所述跖骨的另一端、所述脚趾的端部上；所述踝电机、所述跗电机和所述趾电机的输出轴分别与所述踝齿轮B、所述跗骨齿轮B、所述趾齿轮B相连；所述跖骨架的上、下两端分别装设有所述脚背面和所述脚底板；所述跖骨装设于所述跖骨架上。
所述机械小腿通过所述踝轴与所述跗骨的一端相铰接，所述跖骨通过所述跗骨轴与所述跗骨的另一端相铰接，所述脚趾通过所述趾轴与所述跗骨的另一端相铰接；所述踝齿轮A与所述踝齿轮B相啮合传动，且前者的半径等于后者半径的三分之一；所述跗骨齿轮A与所述跗骨齿轮B相啮合传动，且前者的半径等于后者半径的三分之一；所述趾齿轮A与所述趾齿轮B相啮合传动，且前者的半径等于所述后者半径的二分之一；所述脚底板采用高弹性金属薄板制作，弯曲成弓形。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明的仿人机器人三自由度串联高频机械足，设有三个电机和三对相啮合传动的齿轮，可以实现高频运动响应。
(2)本发明的仿人机器人三自由度串联高频机械足，设有三个转动自由度，可以模仿人足的运动细节；由此可知，本发明结构简单合理、具有三个运动自由度和高频响应特征、能够较好地模拟出人足行走时的运动姿态。
附图说明
图1是本发明的仿人机器人三自由度串联高频机械足的结构原理图。
图中，1—机械小腿；11—踝轴；12—踝齿轮A；13—踝齿轮B；14—踝电机；2—跗骨；21—跗骨轴；22—跗骨齿轮A；23—跗骨齿轮B；24—跗电机；3—跖骨；4—脚趾；41—趾轴；42—趾齿轮A；43—趾齿轮B；44—趾电机；5—跖骨架；6—脚背面；7—脚底板。
具体实施方式
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。
参见图1所示，本发明的仿人机器人三自由度串联高频机械足，包括脚背面6、脚底板7、跗骨2、跖骨3、跖骨架5、脚趾4、踝轴11、踝齿轮A12、踝齿轮B13、踝电机14、跗骨轴21、跗骨齿轮A22、跗骨齿轮B23、跗电机24、趾轴41、趾齿轮A42、趾齿轮B43和趾电机44；踝齿轮B13、踝齿轮A12分别装设于跗骨2的一端、机械小腿1的末端上。
参见图1所示，跗骨齿轮B23、跗骨齿轮A22分别装设于跖骨3的一端、跗骨2的另一端上；趾齿轮B43、趾齿轮A42分别装设于跖骨3的另一端、脚趾4的端部上；踝电机14、跗电机24和趾电机44的输出轴分别与踝齿轮B13、跗骨齿轮B23、趾齿轮B43相连；跖骨架5的上、下两端分别装设有脚背面6和脚底板7；跖骨3装设于跖骨架5上；机械小腿1通过踝轴11与跗骨2的一端相铰接，跖骨3通过跗骨轴21与跗骨2的另一端相铰接，脚趾4通过趾轴41与跗骨3的另一端相铰接。
参见图1所示，踝齿轮A12与踝齿轮B13相啮合传动，且前者的半径等于后者半径的三分之一；跗骨齿轮A22与跗骨齿轮B23相啮合传动，且前者的半径等于后者半径的三分之一；趾齿轮A42与趾齿轮B43相啮合传动，且前者的半径等于后者半径的二分之一；脚底板7采用高弹性金属薄板制作，弯曲成弓形。
工作原理：踝电机14带动踝齿轮B13转动，进而带动踝齿轮A12和机械小腿1绕踝轴11转动，实现机械小腿1与跗骨2之间的相对转动；跗电机24带动跗骨齿轮B23转动，并通过跗骨齿轮A22带动跗骨2绕跗骨轴21转动，实现跗骨2与跖骨3之间的相对转动；趾电机44带动趾齿轮B43转动，进而带动趾齿轮A42和脚趾4绕趾轴41转动，实现脚趾4与跖骨3之间的相对转动。

Claims (1)

1.仿人机器人三自由度串联高频机械足，其特征在于：包括脚背面(6)、脚底板(7)、跗骨(2)、跖骨(3)、跖骨架(5)、脚趾(4)、踝轴(11)、踝齿轮A(12)、踝齿轮B(13)、踝电机(14)、跗骨轴(21)、跗骨齿轮A(22)、跗骨齿轮B(23)、跗电机(24)、趾轴(41)、趾齿轮A(42)、趾齿轮B(43)和趾电机(44)；所述踝齿轮B(13)、踝齿轮A(12)分别装设于所述跗骨(2)的一端、机械小腿(1)的末端上；所述跗骨齿轮B(23)、所述跗骨齿轮A(22)分别装设于所述跖骨(3)的一端、所述跗骨(2)的另一端上；所述趾齿轮B(43)、所述趾齿轮A(42)分别装设于所述跖骨(3)的另一端、所述脚趾(4)的端部上；所述踝电机(14)、所述跗电机(24)和所述趾电机(44)的输出轴分别与所述踝齿轮B(13)、所述跗骨齿轮B(23)、所述趾齿轮B(43)相连；所述跖骨架(5)的上、下两端分别装设有所述脚背面(6)和所述脚底板(7)；所述跖骨(3)装设于所述跖骨架(5)上；所述机械小腿(1)通过所述踝轴(11)与所述跗骨(2)的一端相铰接，所述跖骨(3)通过所述跗骨轴(21)与所述跗骨(2)的另一端相铰接，所述脚趾(4)通过所述趾轴(41)与所述跗骨(3)的另一端相铰接；所述踝齿轮A(12)与所述踝齿轮B(13)相啮合传动，且前者的半径等于后者半径的三分之一；所述跗骨齿轮A(22)与所述跗骨齿轮B(23)相啮合传动，且前者的半径等于后者半径的三分之一；所述趾齿轮A(42)与所述趾齿轮B(43)相啮合传动，且前者的半径等于所述后者半径的二分之一；所述脚底板(7)采用高弹性金属薄板制作，弯曲成弓形。
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