一种多连杆差速驱动小腿及脚掌动作的机构制造技术

本发明专利技术属于仿生机器人技术领域，特别涉及一种多连杆差速驱动小腿及脚掌动作的机构

【技术实现步骤摘要】
一种多连杆差速驱动小腿及脚掌动作的机构


[0001]本专利技术属于仿生机器人
，特别涉及一种多连杆差速驱动小腿及脚掌动作的机构
。

技术介绍

[0002]机器人研究领域向航空航天
、
水面水下
、
地下管道等环境发展，以替代人类进入不可预测的环境进行救援
、
侦查
、
探测等作业任务
。
因此，对机器人的运动灵活性
、
环境适应性等要求进一步提高
。
仿生机器人由于模仿动物的某些特性，能够适应不同的环境，活动范围广，移动能力强，在攀爬救援
,
航天器舱外行走等领域有着广泛的应用前景
。
[0003]申请号为
CN202210265223.5
的专利公布了一种机械腿及仿生机器人，属于机器人
，包括股骨关节
、
大腿
、
膝关节
、
小腿
、
踝关节以及与踝关节通过万向球头连杆连接的足部；足部具有仿生足底片，仿生足底片采用吸附材料，仿生足底片用于与路面形成物理吸附，仿生足底片与万向球头连杆的球座之间设有至少一个弹簧，每个弹簧用于将路面的激振与机器人本体相隔离；股骨关节
、
膝关节和踝关节均具有一个旋转自由度
。
本专利技术的有益效果是：具有减震的功能，通过物理吸附的仿生足底片，提高对不同粗糙度或者不同材质平面的吸附攀爬能力，可减小机械腿结构运动所需的空间，结构更加紧凑
。
[0004]但是，上述装置的小腿弯曲和脚部扭转分别由不同的驱动装置控制，结构较为复杂
。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种驱动机构分别驱动小腿基体弯曲和脚掌扭转的多连杆差速机构
。
[0006]本专利技术所采用的技术方案为：
[0007]一种多连杆差速驱动小腿及脚掌动作的机构，包括大腿基体，大腿基体通过转动轴连接有小腿基体，小腿基体上转动连接有横梁杆，横梁杆的两端均与大腿基体之间连接有驱动机构；所述驱动机构连接横梁杆的一端连接有钢丝绳，小腿基体上转动连接有踝关节杠杆，踝关节杠杆的一端与钢丝绳的另一端连接，小腿基体的下端转动连接有脚掌组件，脚掌组件上通过花键连接有滑套，踝关节杠杆的另一端与滑套的侧边转动连接
。
[0008]本专利技术的两个驱动机构分别驱动横梁杆的两端同向运动时，作用力集中到横梁杆与小腿基体的连接点处，推动小腿基体绕着转动轴转动，从而实现小腿的弯曲
。
两个驱动机构驱动横梁杆的两端反向运动时，此时横梁杆抬起的一端拉动钢丝绳动作，该侧的钢丝绳拉动踝关节杠杆，踝关节杠杆推动滑套和脚掌组件转动一定角度，实现脚掌组件的扭转
。
本专利技术的小腿基体弯曲和脚掌组件扭转均有驱动机构驱动，可简化结构，节省空间，实现小腿及脚掌动作的情况下保证形状的仿生性
。
[0009]作为本专利技术的优选方案，所述驱动机构包括旋转动力装置，旋转动力装置安装于大腿基体上，旋转动力装置的输出端的外圈转动连接有驱动连杆，转动轴的两侧均转动连
接有三角杠杆，驱动连杆的另一端与三角杠杆的一端转动连接，三角杠杆的另一端转动连接有小腿连杆，小腿连杆的另一端与横梁杆的端部转动连接，钢丝绳连接于小腿连杆连接横梁杆的一端
。
[0010]旋转动力装置的输出端带动驱动连杆动作，驱动连杆带动三角杠杆转动，三角杠杆的另一端带动小腿连杆动作，则小腿连杆可带动横梁杆的一端动作
。
当两侧的驱动连杆同向动作时，通过两块三角杠杆的转换使得两根小腿连杆同向动作，此时两根小腿连杆相对静止，作用力集中到横梁杆支点处推动小腿基体绕着转动轴进行转动
。
当两根驱动连杆反向运动时，一侧的驱动连杆向上运动时，通过三角杠杆板的转换使得小腿连杆相应向上动作，另一侧的小腿连杆相应向下动作
。
此时作用力不再集中到横梁杆支点处，而是将沿着横梁杆抬起的一侧继续传递，钢丝绳向上的拉力作用下拉动踝关节杠杆，通过踝关节杠杆改变作用力方向从而拨动滑套并使滑套转动从而带动脚掌组件扭转
。
[0011]作为本专利技术的优选方案，所述大腿基体上设置有对三角杠杆的一侧限位的限位台阶，三角杠杆的一端接触限位台阶时，大腿基体与小腿基体共线
。
限位台阶能对三角杠杆的一侧进行限位，从而小腿基体转动的极限位置为与大腿基体共线，模拟真实的人体小腿工作状态
。
[0012]作为本专利技术的优选方案，两个旋转动力装置上下布置于大腿基体上
。
两个旋转动力装置上下布置，合理利用大腿基体的空间，使得大腿的外形更加防生
。
[0013]作为本专利技术的优选方案，所述旋转动力装置包括中心轴，中心轴上连接有电机定子，电机定子上套设有电机转子，电机转子连接有谐波减速单元，谐波减速单元的输出端与中心轴转动连接，驱动连杆与谐波减速单元的输出端的外圈转动连接，谐波减速单元的输出端齿啮合有谐波刚轮，谐波刚轮与大腿基体固定，中心轴的一端固定有后盖，后盖与谐波刚轮固定
。
[0014]谐波减速单元的输出端的转速相对于凸轮的转速大幅降低，使得谐波旋转动力装置的输出端稳定且低速输出
。
谐波减速单元与谐波刚轮齿啮合，从而谐波旋转动力装置的输出端相对于凸轮具有较高的传动精度
。
谐波减速单元的输出端与中心轴转动连接，使得谐波减速单元的输出端能得到稳定支撑
。
[0015]作为本专利技术的优选方案，所述谐波减速单元包括凸轮，凸轮固定于电机转子上，凸轮上安装有柔性轴承，柔性轴承的外圈套设有柔轮，柔轮与谐波刚轮齿啮合，柔轮的齿数小于谐波刚轮的齿数，柔轮上固定有输出法兰，柔轮与中心轴转动连接，驱动连杆与输出法兰的外圈转动连接
。
[0016]当电机通电后，电机转子相对于电机定子转动，电机转子带动凸轮转动，凸轮通过柔性轴承推动柔轮与谐波刚轮啮合传动
。
若柔轮的齿数比谐波刚轮的齿数少
N
，则凸轮转动一圈时，柔轮相对于谐波刚轮转动
N
个齿，从而连接于柔轮上的输出法兰得到较大减速，保证稳定的输出力，且通过齿传动以保证传动精度
。
[0017]作为本专利技术的优选方案，所述脚掌组件包括脚掌转轴，脚掌转轴与小腿基体转动连接，滑套与脚掌转轴通过花键连接，脚掌转动连接有十字脚踝关节，十字脚踝关节连接有脚掌主体
。
脚掌主体与脚掌转轴之间连接十字踝关节，脚掌主体能通过十字踝关节前后摆动
、
左右翻转或二者的复合运动，提高脚掌主体的灵活性
。
[0018]作为本专利技术的优选方案，所述十字脚踝关节包括上轴承座
、
十字转轴和下轴承座，
十字转轴包括两根相互垂直的转轴，上轴承座与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多连杆差速驱动小腿及脚掌动作的机构，其特征在于：包括大腿基体
(1)
，大腿基体
(1)
通过转动轴
(2)
连接有小腿基体
(3)
，小腿基体
(3)
上转动连接有横梁杆
(4)
，横梁杆
(4)
的两端均与大腿基体
(1)
之间连接有驱动机构
(5)
；所述驱动机构
(5)
连接横梁杆
(4)
的一端连接有钢丝绳
(6)
，小腿基体
(3)
上转动连接有踝关节杠杆
(7)
，踝关节杠杆
(7)
的一端与钢丝绳
(6)
的另一端连接，小腿基体
(3)
的下端转动连接有脚掌组件
(8)
，脚掌组件
(8)
上通过花键连接有滑套
(9)
，踝关节杠杆
(7)
的另一端与滑套
(9)
的侧边转动连接
。2.
根据权利要求1所述的一种多连杆差速驱动小腿及脚掌动作的机构，其特征在于：所述驱动机构
(5)
包括旋转动力装置
(51)
，旋转动力装置
(51)
安装于大腿基体
(1)
上，旋转动力装置
(51)
的输出端的外圈转动连接有驱动连杆
(52)
，转动轴
(2)
的两侧均转动连接有三角杠杆
(53)
，驱动连杆
(52)
的另一端与三角杠杆
(53)
的一端转动连接，三角杠杆
(53)
的另一端转动连接有小腿连杆
(54)
，小腿连杆
(54)
的另一端与横梁杆
(4)
的端部转动连接，钢丝绳
(6)
连接于小腿连杆
(54)
与连接横梁杆
(4)
的一端
。3.
根据权利要求2所述的一种多连杆差速驱动小腿及脚掌动作的机构，其特征在于：所述大腿基体
(1)
上设置有对三角杠杆
(53)
的一侧限位的限位台阶
(11)
，三角杠杆
(53)
的一端接触限位台阶
(11)
时，大腿基体
(1)
与小腿基体
(3)
共线
。4.
根据权利要求2所述的一种多连杆差速驱动小腿及脚掌动作的机构，其特征在于：两个旋转动力装置
(51)
上下布置于大腿基体
(1)
上
。5.
根据权利要求2所述的一种多连杆差速驱动小腿及脚掌动作的机构，其特征在于：所述旋转动力装置
(51)
包括中心轴
(a1)
，中心轴
(a1)
上连接有电机定子
(a2)
，电机定子
(a2)
上套设有电机转子
(a3)
，电机转子
(a3)
连接有谐波减速单元
(a4)
，驱动连杆
(52)
与...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡天链，
申请(专利权)人：四川福德机器人股份有限公司，
类型：发明
国别省市：