仿人机器人三自由度串联高频机械足的制作方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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】
[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、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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:
[0008](I)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。
[0009](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】
[0010]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。
[0011 ] 图中，I一机械小腿;11一踝轴；12—踝齿轮A; 13一踝齿轮B; 14一踝电机;2—附骨；21—跗骨轴；22—跗骨齿轮A; 23—跗骨齿轮B; 24—跗电机；3—跖骨;4一脚趾;41 一趾轴；42—祉齿轮A ； 43一祉齿轮B ； 44一祉电机;5—妬骨架;6—脚背面;7—脚底板。
【具体实施方式】
[0012]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。
[0013]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I的末端上。
[0014]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I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的另一端相奴接。
[0015]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。
[0016]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I绕踝轴11转动，实现机械小腿I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。
【主权项】
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(I)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(I)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。
【专利摘要】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。
【IPC分类】B62D57/032
【公开号】CN105620580
【申请号】CN201610094104
【发明人】班书昊, 蒋学东, 李晓艳, 何云松, 席仁强, 徐然
【申请人】常州大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年2月19日