一种仿生脚踝关节制造技术

本实用新型专利技术具体涉及一种仿生脚踝关节，包括第一驱动机构、第二驱动机构、蜗轮组件、旋转座和支承座；蜗轮组件设置在所述旋转座上，蜗轮组件和旋转座同步转动；第一驱动机构与蜗轮组件传动连接，第一驱动机构控制蜗轮组件旋转，蜗轮组件带动旋转座进行左右侧摆转动；支承座上开设滑槽，旋转座滑动连接在滑槽内，第二驱动机构连接并控制旋转座沿着滑槽进行前后俯仰滑动。本实用新型专利技术通过设置相互独立的俯仰自由度和侧摆自由度，两个自由度间不存在耦合，各个自由度可独立控制，使得控制简单可靠，同时保证踝关节动作灵活多变，可以更好地模拟人类的步态动作。人类的步态动作。人类的步态动作。

【技术实现步骤摘要】
一种仿生脚踝关节


[0001]本技术涉及机器人
，具体涉及一种仿生脚踝关节。

技术介绍

[0002]随着机器人技术的不断发展，双足机器人技术发展迅速，作为机器人技术的高级发展阶段，它是集机构运动学与动力学、材料学、计算机技术、现代控制理论、仿生学等多学科于一体的前沿
脚踝关节作为双足机器人技术的一大难点，它会直接影响步态的稳定性、可靠性以及控制的难易程度。
[0003]在双足机器人的发展初期，由于采用静平衡步态算法的策略，脚踝关节拥有俯仰和侧摆两个主动自由度，并且驱动器往往是串联堆叠的结构，与人体关节结构有很大的差别；而现在的双足机器人，由于采用动平衡步态算法的策略，从而简化了关节结构，减少了自由度数目和驱动器数目，减轻了机构的整体质量，使得脚踝关节仅具有一个俯仰自由度，这会使得机构的动作轨迹相对固定，灵活程度受到限制，甚至需要膝关节和髋关节的自由度来辅助调节位姿，这无疑会增加控制算法的难度和复杂程度。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本技术提供了一种仿生脚踝关节，用于解决相关技术中单一自由度的脚踝关节会导致机器人灵活程度受到限制，甚至需要膝关节和髋关节的自由度来辅助调节位姿从而增加控制算法的难度和复杂程度的问题。
[0005]为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本技术提出一种仿生脚踝关节，包括第一驱动机构、第二驱动机构、蜗轮组件、旋转座和支承座；
[0006]蜗轮组件设置在所述旋转座上，蜗轮组件和旋转座同步转动；
[0007]第一驱动机构与蜗轮组件传动连接，第一驱动机构控制蜗轮组件旋转，蜗轮组件带动旋转座进行左右侧摆转动；
[0008]支承座上开设滑槽，旋转座滑动连接在滑槽内，第二驱动机构连接并控制旋转座沿着滑槽进行前后俯仰滑动。
[0009]在一可选实施例中，所述蜗轮组件包括第一蜗轮和连接轴，所述第一蜗轮套设在所述连接轴中部，所述连接轴两端均与旋转座连接，所述第一蜗轮、所述连接轴和所述旋转座同步转动。
[0010]在一可选实施例中，所述第二驱动机构包括第二蜗轮、第二电机和第二蜗杆；
[0011]所述第二电机固定在所述支承座上，所述第二蜗杆穿设在所述支承座上，所述第二电机连接并控制第二蜗杆转动；
[0012]所述第二蜗轮与所述旋转座并排设置，所述第二蜗轮与所述旋转座同步转动；
[0013]所述第二蜗轮外侧面具有外齿圈，所述外齿圈与所述第二蜗杆啮合。
[0014]在一可选实施例中，所述第二电机的输出轴上套设有联轴滑动轴承，所述第二蜗杆的一端插设在所述联轴滑动轴承内，所述第二蜗杆的另一端套设有第二轴承，所述联轴
滑动轴承与所述第二轴承均设置在所述支承座内。
[0015]在一可选实施例中，所述滑槽的一侧固定设置有挡环，所述挡环与所述第二蜗轮的一端面抵顶；
[0016]所述滑槽的另一侧设有挡面，所述挡面与所述旋转座的一端面抵顶。
[0017]在一可选实施例中，所述第一驱动机构包括第一电机、第一齿轮和蜗杆齿轮，所述蜗杆齿轮的两端分别为齿轮部和蜗杆部；
[0018]所述第一电机的输出轴连接并控制所述第一齿轮转动；
[0019]所述第一齿轮与所述齿轮部啮合；
[0020]所述蜗杆部与所述第一蜗轮啮合。
[0021]在一可选实施例中，所述仿生脚踝关节还包括箱体组件，所述箱体组件将所述第一蜗轮包裹在内，所述第一蜗轮两轴端外凸有蜗轮凸台，所述箱体组件左、右两侧开孔，该开孔与所述蜗轮凸台转动连接。
[0022]在一可选实施例中，所述蜗杆齿轮的蜗杆部底端套设有第一轴承，所述箱体组件上设置有轴承装配槽，所述第一轴承设置在所述轴承装配槽内。
[0023]在一可选实施例中，所述箱体组件顶部下凹形成齿轮槽，第一齿轮与蜗杆齿轮的齿轮部均设于所述齿轮槽内，齿轮槽底部开设第二偏置孔以供蜗杆齿轮的蜗杆部穿入至箱体组件内。
[0024]在一可选实施例中，所述仿生脚踝关节还包括板件，所述板件固定安装在所述箱体组件的顶面；
[0025]所述板件开设有第一中心孔和第一偏置孔，所述齿轮槽底部开设第二中心孔；
[0026]所述第一齿轮的两轴端均外凸设有第一齿轮凸台，两个所述第一齿轮凸台分别转动连接在所述第一中心孔和所述第二中心孔内，用于对所述第一齿轮进行轴向限位；
[0027]所述齿轮部的两轴端均外凸设有齿轮部凸台，两个所述齿轮部凸台分别转动连接在所述第一偏置孔和所述第二偏置孔内。
[0028]在一可选实施例中，所述旋转座外周设有弧形面，所述滑槽的形状契合于该弧形面，该弧形面为优弧，用于防止旋转座相对于支承座向上脱位。
[0029]在一可选实施例中，所述仿生脚踝关节还包括脚掌，所述脚掌与所述支承座固定连接，所述脚掌与所述支承座整体呈足状。
[0030]在一可选实施例中，所述脚掌底部设置有缓冲层或/和防滑层。
[0031]在一可选实施例中，所述仿生脚踝关节的顶部连接设置有第三电机，所述第三电机控制所述仿生脚踝关节整体进行旋转。
[0032]实施本技术实施例，将具有如下有益效果：
[0033]本技术通过设置相互独立的俯仰自由度和侧摆自由度，两个自由度间不存在耦合，各个自由度可独立控制，使得控制简单可靠，同时保证踝关节动作灵活多变，可以更好地模拟人类的步态动作。另一方面，本技术所提供的仿生脚踝关节结构简单，尺寸小，成本低，零件易加工，易于模块化。
[0034]解决相关技术中单一自由度的脚踝关节会导致机器人灵活程度受到限制，甚至需要膝关节和髋关节的自由度来辅助调节位姿从而增加控制算法的难度和复杂程度的问题。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本技术实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]其中：
[0037]图1为一可选实施例仿生脚踝关节的立体图；
[0038]图2为一可选实施例仿生脚踝关节的爆炸图；
[0039]图3为一可选实施例仿生脚踝关节主视角下的剖面图；
[0040]图4为一可选实施例仿生脚踝关节左视角下的剖面图；
[0041]图5为一可选实施例仿生脚踝关节左视角下的局部剖面图。
[0042]附图标记说明如下：1
‑
第一驱动机构；11
‑
第一电机；12
‑
第一齿轮；121
‑
第一齿轮凸台；13
‑
蜗杆齿轮；131
‑
齿轮部；1311
‑
齿轮部凸台；132
‑
蜗杆部；133
‑
第一轴承；2
‑
第二驱动机构；21
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿生脚踝关节，其特征在于：包括第一驱动机构(1)、第二驱动机构(2)、蜗轮组件(3)、旋转座(4)和支承座(8)；蜗轮组件(3)设置在所述旋转座(4)上，蜗轮组件(3)和旋转座(4)同步转动；第一驱动机构(1)与蜗轮组件(3)传动连接，第一驱动机构(1)控制蜗轮组件(3)旋转，蜗轮组件(3)带动旋转座(4)进行左右侧摆转动；支承座(8)上开设滑槽(81)，旋转座(4)滑动连接在滑槽(81)内，第二驱动机构(2)连接并控制旋转座(4)沿着滑槽(81)进行前后俯仰滑动。2.如权利要求1所述的仿生脚踝关节，其特征在于：所述蜗轮组件(3)包括第一蜗轮(31)和连接轴(32)，所述第一蜗轮(31)套设在所述连接轴(32)中部，所述连接轴(32)两端均与旋转座(4)连接，所述第一蜗轮(31)、所述连接轴(32)和所述旋转座(4)同步转动。3.如权利要求1或2所述的仿生脚踝关节，其特征在于：所述第二驱动机构(2)包括第二蜗轮(23)、第二电机(21)和第二蜗杆(22)；所述第二电机(21)固定在所述支承座(8)上，所述第二蜗杆(22)穿设在所述支承座(8)上，所述第二电机(21)连接并控制第二蜗杆(22)转动；所述第二蜗轮(23)与所述旋转座(4)并排设置，所述第二蜗轮(23)与所述旋转座(4)同步转动；所述第二蜗轮(23)外侧面具有外齿圈(231)，所述外齿圈(231)与所述第二蜗杆(22)啮合。4.如权利要求3所述的仿生脚踝关节，其特征在于：所述第二电机(21)的输出轴上套设有联轴滑动轴承(24)，所述第二蜗杆(22)的一端插设在所述联轴滑动轴承(24)内，所述第二蜗杆(22)的另一端套设有第二轴承(25)，所述联轴滑动轴承(24)与所述第二轴承(25)均设置在所述支承座(8)内。5.如权利要求3所述的仿生脚踝关节，其特征在于：所述滑槽(81)的一侧固定设置有挡环(7)，所述挡环(7)与所述第二蜗轮(23)的一端面抵顶；所述滑槽(81)的另一侧设有挡面(82)，所述挡面(82)与所述旋转座(4)的一端面抵顶。6.如权利要求2所述的仿生脚踝关节，其特征在于：所述第一驱动机构(1)包括第一电机(11)、第一齿轮(12)和蜗杆齿轮(13)，所述蜗杆齿轮(13)的两端分别为齿轮部(131)和蜗杆部(132)；所述第一电机(11)的输出轴连接并控制所述第一齿轮(12)转动；所述第一齿轮(12)与所述齿轮部(131)啮合...

【专利技术属性】
技术研发人员：高岑晖，郑秀谦，龚圆杰，张涛，赵保文，宋华，詹犇，
申请(专利权)人：纯米科技上海股份有限公司，
类型：新型
国别省市：