高频串联仿人四自由度机械足制造技术

本发明专利技术公开了一种高频串联仿人四自由度机械足，属于仿人机器人领域。它包括跗骨板、跖骨板、脚趾、连接跗骨板与机械小腿的踝关节、连接跗骨板与跖骨板的跗骨关节、连接跖骨板与脚趾的趾关节；踝关节包括踝齿轮轴A、踝齿轮轴B、U型架A、电机A、踝转轴、轴承架、螺栓和电机D；踝齿轮轴A垂直于踝转轴；跗骨关节包括跗骨齿轮轴A、跗骨齿轮轴B和电机B；跗骨齿轮轴A与跗骨齿轮轴B相啮合传动，电机B的输出轴与跗骨齿轮轴A的一端相连；趾关节包括趾齿轮轴A、趾齿轮轴B、U型架C和电机C。本发明专利技术是一种结构合理、仿人效果更好、具有四个自由度和高频运动特性、串联模式的仿人机器人足。

【技术实现步骤摘要】
高频串联仿人四自由度机械足
本专利技术主要涉及仿人机器人领域，特指一种高频串联仿人四自由度机械足。
技术介绍
当前仿人机器人的研究受到普遍的关注，并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，仿人机器人的动作与人类动作最为接近，也更能适应人类日常生活环境。在仿人机器人结构中，机械足的设计尤为重要，这是因为仿人机器人在行走过程中，不仅要模仿人足的运动过程，而且还是模拟出人类的快速行走。现有技术的机械足虽然实现了行走过程，但仍然存在着一定的缺点：自由度偏少和无法实现快速高频行走。因此，设计一种能够快速行走的四个自由度的机械足具有一定的价值。
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、仿人效果更好、具有四个自由度和高频运动特性、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：一种高频串联仿人四自由度机械足，它包括跗骨板、跖骨板、脚趾、连接所述跗骨板与机械小腿的踝关节、连接所述跗骨板与所述跖骨板的跗骨关节、连接所述跖骨板与所述脚趾的趾关节。所述踝关节包括装设于所述跗骨板上的踝齿轮轴A、踝齿轮轴B和U型架A，装设于所述U型架A上的电机A，装设有所述踝齿轮轴A的踝转轴，连接所述机械小腿与轴承架的螺栓，输出轴与所述踝转轴相连的电机D；所述踝齿轮轴A垂直于所述踝转轴；所述电机A的输出轴与所述踝齿轮轴B的一端相连；所述踝齿轮轴A与所述踝齿轮轴B相啮合传动。所述跗骨关节包括装设于所述跗骨板上的跗骨齿轮轴A和跗骨齿轮轴B、装设于所述U型架B上的电机B；所述跗骨齿轮轴A与所述跗骨齿轮轴B相啮合传动，所述电机B的输出轴与所述跗骨齿轮轴A的一端相连。所述趾关节包括装设于所述跖骨板上的趾齿轮轴A和趾齿轮轴B、装设于所述跖骨板上的U型架C、装设于所述U型架C上的电机C；所述电机C的输出轴与所述趾齿轮轴A的一端相连；所述趾齿轮轴A与所述趾齿轮轴B相啮合；所述脚趾装设于所述趾齿轮轴B上，所述跖骨板装设于所述跗骨齿轮轴B上，所述踝齿轮轴A垂直装设于所述踝转轴上；所述趾齿轮轴A的齿轮半径等于所述趾齿轮轴B的齿轮半径的三倍；所述跗骨齿轮轴A的齿轮半径等于所述跗骨齿轮轴B齿轮半径的四倍；所述踝齿轮轴B的齿轮半径等于所述踝齿轮轴A的齿轮半径的四倍。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：(1)本专利技术的高频串联仿人四自由度机械足，设有四个电机，控制四个自由度的运动，能够高度模仿人足行走时的运动姿态。(2)本专利技术的高频串联仿人四自由度机械足，还设有三组包含齿轮的齿轮轴，通过齿轮轴的增速运动，实现高频响应特征。由此可知，本专利技术结构合理、仿人效果更好、具有四个自由度和高频运动特性。附图说明图1是本专利技术的高频串联仿人四自由度机械足的结构剖视图。图2是本专利技术的踝关节结构原理示意图。图中，1—机械小腿；2—跗骨板；3—跖骨板；4—脚趾；50—踝齿轮轴A；51—踝齿轮轴B；52—U型架A；53—电机A；60—踝转轴；61—轴承架；62—螺栓；63—电机D；70—跗骨齿轮轴A；71—跗骨齿轮轴B；72—U型架B；73—电机B；80—趾齿轮轴A；81—趾齿轮轴B；82—U型架C；83—电机C；9—轴承。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和图2所示，本专利技术的高频串联仿人四自由度机械足，包括跗骨板2、跖骨板3、脚趾4、连接跗骨板2与机械小腿1的踝关节、连接跗骨板2与跖骨板3的跗骨关节、连接跖骨板3与脚趾4的趾关节。参见图1和图2所示，踝关节包括装设于跗骨板2上的踝齿轮轴A50、踝齿轮轴B51和U型架A52，装设于U型架A52上的电机A53，装设有踝齿轮轴A50的踝转轴60，连接机械小腿1与轴承架61的螺栓62，输出轴与踝转轴60相连的电机D63；踝齿轮轴A50垂直于踝转轴60；电机A53的输出轴与踝齿轮轴B51的一端相连；踝齿轮轴A50与踝齿轮轴B51相啮合传动。参见图1和图2所示，跗骨关节包括装设于跗骨板2上的跗骨齿轮轴A70和跗骨齿轮轴B71、装设于U型架B72上的电机B73；跗骨齿轮轴A70与跗骨齿轮轴B71相啮合传动，电机B73的输出轴与跗骨齿轮轴A70的一端相连。参见图1和图2所示，趾关节包括装设于跖骨板3上的趾齿轮轴A80和趾齿轮轴B81、装设于跖骨板3上的U型架C82、装设于U型架C82上的电机C83；电机C83的输出轴与趾齿轮轴A80的一端相连；趾齿轮轴A80与趾齿轮轴B81相啮合；脚趾4装设于趾齿轮轴B81上，跖骨板3装设于跗骨齿轮轴B71上，踝齿轮轴A50垂直装设于踝转轴60上；趾齿轮轴A80的齿轮半径等于趾齿轮轴B81的齿轮半径的三倍；跗骨齿轮轴A70的齿轮半径等于跗骨齿轮轴B71齿轮半径的四倍；踝齿轮轴B51的齿轮半径等于踝齿轮轴A50的齿轮半径的四倍。工作原理：电机A53带动踝齿轮轴B51转动，并通过踝齿轮轴A50带动机械小腿1相对于跗骨板2转动；电机B73带动跗骨齿轮轴A70转动，进而带动跗骨齿轮轴B71和跗骨板2转动；电机C83带动趾齿轮轴A80转动，并通过趾齿轮轴B81带动脚趾4运动；电机D63带动踝转轴60转动，进而带动机械小腿1绕自身轴线转动。本文档来自技高网...

【技术保护点】
高频串联仿人四自由度机械足，其特征在于：包括跗骨板(2)、跖骨板(3)、脚趾(4)、连接所述跗骨板(2)与机械小腿(1)的踝关节、连接所述跗骨板(2)与所述跖骨板(3)的跗骨关节、连接所述跖骨板(3)与所述脚趾(4)的趾关节；所述踝关节包括装设于所述跗骨板(2)上的踝齿轮轴A(50)、踝齿轮轴B(51)和U型架A(52)，装设于所述U型架A(52)上的电机A(53)，装设有所述踝齿轮轴A(50)的踝转轴(60)，连接所述机械小腿(1)与轴承架(61)的螺栓(62)，输出轴与所述踝转轴(60)相连的电机D(63)；所述踝齿轮轴A(50)垂直于所述踝转轴(60)；所述电机A(53)的输出轴与所述踝齿轮轴B(51)的一端相连；所述踝齿轮轴A(50)与所述踝齿轮轴B(51)相啮合传动；所述跗骨关节包括装设于所述跗骨板(2)上的跗骨齿轮轴A(70)和跗骨齿轮轴B(71)、装设于所述U型架B(72)上的电机B(73)；所述跗骨齿轮轴A(70)与所述跗骨齿轮轴B(71)相啮合传动，所述电机B(73)的输出轴与所述跗骨齿轮轴A(70)的一端相连；所述趾关节包括装设于所述跖骨板(3)上的趾齿轮轴A(80)和趾齿轮轴B(81)、装设于所述跖骨板(3)上的U型架C(82)、装设于所述U型架C(82)上的电机C(83)；所述电机C(83)的输出轴与所述趾齿轮轴A(80)的一端相连；所述趾齿轮轴A(80)与所述趾齿轮轴B(81)相啮合；所述脚趾(4)装设于所述趾齿轮轴B(81)上，所述跖骨板(3)装设于所述跗骨齿轮轴B(71)上，所述踝齿轮轴A(50)垂直装设于所述踝转轴(60)上；所述趾齿轮轴A(80)的齿轮半径等于所述趾齿轮轴B(81)的齿轮半径的三倍，所述跗骨齿轮轴A(70)的齿轮半径等于所述跗骨齿轮轴B(71)齿轮半径的四倍，所述踝齿轮轴B(51)的齿轮半径等于所述踝齿轮轴A(50)的齿轮半径的四倍。...

【技术特征摘要】
1.高频串联仿人四自由度机械足，其特征在于：包括跗骨板(2)、跖骨板(3)、脚趾(4)、连接所述跗骨板(2)与机械小腿(1)的踝关节、连接所述跗骨板(2)与所述跖骨板(3)的跗骨关节、连接所述跖骨板(3)与所述脚趾(4)的趾关节；所述踝关节包括装设于所述跗骨板(2)上的踝齿轮轴A(50)、踝齿轮轴B(51)和U型架A(52)，装设于所述U型架A(52)上的电机A(53)，装设有所述踝齿轮轴A(50)的踝转轴(60)，连接所述机械小腿(1)与轴承架(61)的螺栓(62)，输出轴与所述踝转轴(60)相连的电机D(63)；所述踝齿轮轴A(50)垂直于所述踝转轴(60)；所述电机A(53)的输出轴与所述踝齿轮轴B(51)的一端相连；所述踝齿轮轴A(50)与所述踝齿轮轴B(51)相啮合传动；所述跗骨关节包括装设于所述跗骨板(2)上的跗骨齿轮轴A(70)和跗骨齿轮轴B(71)、装设于U型架B(72)上的电机B(73)；所...

【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