抗衝擊串聯四自由度仿人機械足的製作方法與工藝

2023-04-30 15:06:26

本發明主要涉及仿人機器人領域，特指一種抗衝擊串聯四自由度仿人機械足。

背景技術：
從仿生學的角度來講，仿人機器人具有適應環境能力強、動作靈活等優點，具有更加廣闊的發展前景。仿人機器人要實現高度的靈活性，模擬人類更為複雜的動作和姿態，穩定行走是關鍵，即機械足的結構設計尤為重要。現有技術的機器人在行走過程中，常因地面不平受到一定的衝擊力，嚴重影響了材料的使用壽命。因此，設計一種能夠抵抗外界衝擊力的多自由度的機械足具有重要的價值。

技術實現要素：
本發明需解決的技術問題是：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種結構合理、具有四個運動自由度和抗衝擊功能、串聯模式的仿人機器人足。為了解決上述問題，本發明提出的解決方案為：一種抗衝擊串聯四自由度仿人機械足，它包括腳底板、裝設於所示腳底板上的弓形骨架、裝設於所述弓形骨架上的蹠骨板、裝設於所述蹠骨板中部的蹠骨杆、通過腳趾軸與所述蹠骨杆左端相連的腳趾、通過跗蹠軸裝設於所述蹠骨杆右端的跗骨杆、連接所述跗骨杆與機械小腿的踝關節動力裝置。所述蹠骨板的頂部裝設有腳背板；所述腳趾軸與電機A的輸出軸相連，所述跗蹠軸與電機B的輸出軸相連；所述弓形骨架與所述腳底板之間由中部向外側依次裝設有長橡膠柱和短橡膠柱；所述長橡膠柱和所述短橡膠柱的上部與所述弓形骨架的下底面留有一定的間隙。所述踝關節動力裝置包括踝軸A、垂直於所述踝軸A裝設的踝軸B、裝設有所述踝軸B下端的法蘭盤、裝設於所示法蘭盤上的電機C、連接機械小腿與所述法蘭盤的螺釘；所述腳趾軸與所述跗蹠軸、所述踝軸A平行，所述踝軸A垂直穿過所述踝軸B；所述腳趾可相對於所述蹠骨杆的左端轉動，所述蹠骨杆可相對於所述跗骨杆的左端轉動，所述跗骨杆可相對於踝軸A轉動。本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果：(1)本發明的抗衝擊串聯四自由度仿人機械足，設有弓形骨架和腳底板，來到地面的衝擊能量可通過弓形骨架的變形被長橡膠柱和短橡膠柱所吸收，實現抗衝擊性能。(2)本發明的抗衝擊串聯四自由度仿人機械足，還設有三個轉動自由度和一個旋轉自由度，實現了人足相對於小腿的運動姿態模擬。由此可知，本發明結構簡單合理、具有四個運動自由度和抗衝擊功能，且實現了抗衝擊性能和人足運動姿態的詳細模擬。附圖說明圖1是本發明的抗衝擊串聯四自由度仿人機械足的結構剖視圖。圖中，1—腳趾；2—蹠骨杆；3—跗骨杆；4—機械小腿；5—蹠骨板；6—腳背板；7—弓形骨架；8—腳底板；10—腳趾軸；11—電機A；20—跗蹠軸；21—電機B；30—踝軸A；31—踝軸B；32—法蘭盤；33—螺釘；34—電機C；90—長橡膠柱；91—短橡膠柱。具體實施方式以下將結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。參見圖1所示，本發明的抗衝擊串聯四自由度仿人機械足，包括腳底板8、裝設於所示腳底板8上的弓形骨架7、裝設於弓形骨架7上的蹠骨板5、裝設於蹠骨板5中部的蹠骨杆2、通過腳趾軸10與蹠骨杆2左端相連的腳趾1、通過跗蹠軸20裝設於蹠骨杆2右端的跗骨杆3、連接跗骨杆3與機械小腿4的踝關節動力裝置。參見圖1所示，蹠骨板5的頂部裝設有腳背板6；腳趾軸10與電機A11的輸出軸相連，跗蹠軸20與電機B21的輸出軸相連；弓形骨架7與腳底板8之間由中部向外側依次裝設有長橡膠柱90和短橡膠柱91；長橡膠柱90和短橡膠柱91的上部與弓形骨架7的下底面留有一定的間隙；踝關節動力裝置包括踝軸A30、垂直於踝軸A30裝設的踝軸B31、裝設有踝軸B31下端的法蘭盤32、裝設於所示法蘭盤32上的電機C34、連接機械小腿4與法蘭盤32的螺釘33；腳趾軸10與跗蹠軸20、踝軸A30平行，踝軸A30垂直穿過踝軸B31；腳趾1可相對於蹠骨杆2的左端轉動，蹠骨杆2可相對於跗骨杆3的左端轉動，跗骨杆3可相對於踝軸A30轉動。工作原理：電機A11帶動腳趾1繞蹠骨杆2轉動；電機B21帶動蹠骨杆2繞跗骨杆3轉動；電機C34帶動踝軸B31使得機械小腿4繞自身軸線轉動；機械小腿4可繞踝軸A30相對於跗骨杆3轉動；弓形骨架7發生變形時，長橡膠柱90和短橡膠柱91發生壓縮，吸收來自地面的衝擊能量。