本發(fā)明涉及到機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及到一種仿真智能機(jī)器人的腳掌關(guān)節(jié)總成。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)器人領(lǐng)域中，有關(guān)腳掌關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)很多。但大多數(shù)都采用舵機(jī)做關(guān)節(jié)，一個(gè)關(guān)節(jié)幾個(gè)自由度就必須有幾個(gè)舵機(jī)。這就使得每個(gè)關(guān)節(jié)復(fù)雜體積大無法與真人關(guān)節(jié)大小相對(duì)應(yīng)，且重量重。即使國外有些機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)先的國家，其機(jī)器人的腳掌關(guān)節(jié)也相對(duì)較大，結(jié)構(gòu)也復(fù)雜，且腳掌沒有趾關(guān)節(jié)，其是一塊大腳板。這也使得無法做到與真人關(guān)腳掌關(guān)節(jié)的大小相對(duì)應(yīng)，更談不上仿真人腳掌關(guān)節(jié)了。如何克服以現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，使一個(gè)腳掌關(guān)節(jié)幾個(gè)自由度驅(qū)動(dòng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)一體化，讓腳掌距關(guān)節(jié)的大小與真人腳掌距關(guān)節(jié)的大小相對(duì)應(yīng)。同時(shí)，讓腳掌距關(guān)節(jié)與腳趾關(guān)節(jié)構(gòu)成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，使得各關(guān)節(jié)基體相互借用，以便縮小體積，使整個(gè)腳掌關(guān)節(jié)大小接近真人，距關(guān)節(jié)和腳趾關(guān)節(jié)仿真度盡可能接近真人。提供一種仿真智能機(jī)器人的腳掌關(guān)節(jié)總成，這就成了本發(fā)明的主要研究課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是要克服現(xiàn)有機(jī)器人腳掌關(guān)節(jié)相對(duì)較大，結(jié)構(gòu)也復(fù)雜，且腳掌沒有趾關(guān)節(jié)，仿真度低的不足，提供一種讓腳掌距關(guān)節(jié)與腳趾關(guān)節(jié)構(gòu)成一體，關(guān)節(jié)基體相互借用，體積小，仿真度高的仿真智能機(jī)器人的腳掌關(guān)節(jié)總成。

為實(shí)現(xiàn)以上的目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。一種仿真智能機(jī)器人的腳掌關(guān)節(jié)總成，其特征在于整個(gè)腳掌關(guān)節(jié)總成包括腳掌基體、鉸接定位在腳掌基體前端的腳趾排、兩端伸出軸定位在腳掌基體后部“U”槽下部的腳掌內(nèi)外擺電機(jī)、鉸接定位在腳掌基體后部“U”槽上部的腳掌前后蹺電機(jī)、設(shè)置在腳背外側(cè)板和腳背內(nèi)側(cè)板之間且定位在腳掌基體上的腳趾排電機(jī)、定位在腳掌前后蹺電機(jī)兩端伸出軸上的前后蹺電機(jī)叉；所述腳趾排上前端設(shè)有五根腳趾骨后端設(shè)有內(nèi)外側(cè)兩對(duì)交接耳，兩對(duì)交接耳中間開有孔相應(yīng)的腳背內(nèi)外側(cè)板前端也開有相應(yīng)的孔，兩對(duì)交接耳分別插入腳背內(nèi)外側(cè)板前端并分別用趾關(guān)節(jié)內(nèi)外管軸穿過兩對(duì)交接耳中間的孔和腳背內(nèi)外側(cè)板前端的孔旋入中間管中，使腳趾排鉸接定位在腳掌基體前端，中間管兩端套有復(fù)位扭簧以供腳趾排復(fù)位之力，腳趾排電機(jī)軸上裝有趾關(guān)節(jié)卷揚(yáng)輪，趾關(guān)節(jié)卷揚(yáng)輪上繞有柔性線，柔性線一端定位在腳趾排上，腳趾排電機(jī)正轉(zhuǎn)腳趾排翹起腳趾排電機(jī)反轉(zhuǎn)腳趾排在復(fù)位扭簧的作用下腳趾排復(fù)位；所述腳掌前后蹺電機(jī)兩端伸出軸定位在連接有小腿骨桿的前后蹺電機(jī)叉上，其外殼上設(shè)有扇形齒輪，并且其外殼扇形齒輪中心軸線上設(shè)有一對(duì)鉸接軸其軸線與前后蹺電機(jī)軸的軸線相交垂直，腳掌前后蹺電機(jī)通過其外殼上的一對(duì)鉸接軸鉸接定位在腳掌基體后部“U”槽上部；所述腳掌內(nèi)外擺電機(jī)外殼上也設(shè)有扇形齒輪并與腳掌前后蹺電機(jī)外殼上的扇形齒輪相互嚙合，該扇形齒輪的中心軸線與其電機(jī)軸同軸。

進(jìn)一步的，為了增大輸出扭矩和為了便于控制以上所述的三種電機(jī)為帶內(nèi)置編碼器帶大減速比減速器的永磁交流伺服電機(jī)，其中腳掌前后蹺電機(jī)和腳掌內(nèi)外擺電機(jī)均為兩端中心輸出軸。

進(jìn)一步的，為了實(shí)現(xiàn)大減速比以上所述的減速器可以是多級(jí)行星齒輪減速器或是擺線齒輪減速器。

進(jìn)一步的，為了便于安裝鉸接定位在腳掌基體后部“U”槽下部的腳掌內(nèi)外擺電機(jī)，腳掌基體后部“U”槽下部的后跟設(shè)有可方便拆裝的腳掌內(nèi)外擺電機(jī)跟骨塞，腳掌內(nèi)外擺電機(jī)其中一端伸出軸定位在跟骨塞中，并通過跟骨塞定位在腳掌基體后部“U”槽下部的后跟上。

進(jìn)一步的，為了減輕重量以上所述的腳掌基體、腳趾排、趾關(guān)節(jié)內(nèi)外管軸、中間管、前后蹺電機(jī)叉、小腿骨桿均采用鋁合金或鎂鋁合金或碳酸纖維材料。

從以上的技術(shù)方案中可知，本發(fā)明具有各自由度之間的基體相互借用如: 腳掌基體既是腳趾排關(guān)節(jié)的基體又是腳掌前后蹺關(guān)節(jié)和內(nèi)外擺關(guān)節(jié)的基體，腳掌前后蹺電機(jī)外殼上既設(shè)置了鉸接軸又設(shè)置了扇形齒輪，同理腳掌內(nèi)外擺電機(jī)外殼上也設(shè)置有扇形齒輪，且兩個(gè)電機(jī)上的扇形齒輪互為嚙合，兩個(gè)扇形齒輪既是各自電機(jī)外殼的一部分又兼顧了扇形齒輪的傳動(dòng)功能，充分相互借用了彼此的基體壓縮了空間。在腳趾關(guān)節(jié)上腳趾排上設(shè)有五個(gè)腳趾骨，整體結(jié)構(gòu)的大小上也與真人大小一致，加上仿真的硅膠外形，其主要材質(zhì)采用鋁合金或鎂鋁合金或碳酸纖維材料等。從而使得本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)，仿真度高，重量輕，細(xì)膩逼真特點(diǎn)。

為了更好地說明本發(fā)明，下面結(jié)合具體的實(shí)施方式及其附圖作進(jìn)一步的說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的主視圖。

圖2是圖1的A向視圖。

圖3是圖1的B向視圖。

圖4是圖1的俯視圖。

圖5是圖1的A-A剖視圖。

圖6是圖1的A局部放大圖。

圖中：1-腳掌前后蹺電機(jī)；2-前后蹺電機(jī)叉；3-腳趾排電機(jī)；4-腳背外側(cè)板；5-腳掌基體；6-趾關(guān)節(jié)外管軸；7-外側(cè)交接耳；8-中間管；9-內(nèi)側(cè)交接耳；10-趾關(guān)節(jié)內(nèi)管軸；11-趾關(guān)節(jié)卷揚(yáng)輪；12-柔性線；13-腳背內(nèi)側(cè)板；14-鉸接軸；15-含油軸承；16-鉸接軸蓋；17-小腿骨桿；18--前后蹺電機(jī)殼上的扇形齒輪；19-內(nèi)外擺電機(jī)殼上的扇形齒輪；20-腳趾排；21-跟骨塞；22-腳掌內(nèi)外擺電機(jī)；23-復(fù)位扭簧；24-腳趾排電機(jī)軸；25-內(nèi)外擺電機(jī)跟骨軸；26-內(nèi)外擺電機(jī)嗀骨軸；27-腳趾排電機(jī)腳；28-前后蹺電機(jī)軸；29-前后蹺電機(jī)引線孔；30硅膠外形。

具體實(shí)施方式

從具體實(shí)施例的各圖中可以清楚可看出，本發(fā)明包括腳掌基體5、鉸接定位在腳掌基體5前端的腳趾排20、兩端伸出軸定位在腳掌基體5后部“U”槽下部的腳掌內(nèi)外擺電機(jī)22、鉸接定位在腳掌基體5后部“U”槽上部的腳掌前后蹺電機(jī)1、設(shè)置在腳背外側(cè)板4和腳背內(nèi)側(cè)板13之間且定位在腳掌基體5上的腳趾排電機(jī)3、定位在腳掌前后蹺電機(jī)軸28上的前后蹺電機(jī)叉2；所述腳趾排20上前端設(shè)有五根腳趾骨后端設(shè)有內(nèi)側(cè)交接耳9和外側(cè)交接耳7，兩對(duì)交接耳中間開有孔相應(yīng)的腳背內(nèi)外側(cè)板13、4前端也開有相應(yīng)的孔，兩對(duì)交接耳分別插入腳背內(nèi)外側(cè)板13、4前端并分別用趾關(guān)節(jié)內(nèi)外管軸10、6穿過兩對(duì)交接耳中間的孔和腳背內(nèi)外側(cè)板13、4前端的孔旋入中間管8中，使腳趾排20鉸接定位在腳掌基體5前端，中間管8兩端套有復(fù)位扭簧23以供腳趾排20復(fù)位之力，腳趾排電機(jī)軸24上裝有趾關(guān)節(jié)卷揚(yáng)輪11，趾關(guān)節(jié)卷揚(yáng)輪11上繞有柔性線12，柔性線12一端定位在腳趾排20上，腳趾排電機(jī)3正轉(zhuǎn)腳趾排20翹起腳趾排電機(jī)3反轉(zhuǎn)腳趾排20在復(fù)位扭簧23的作用下腳趾排20復(fù)位；所述腳掌前后蹺電機(jī)1兩端伸出軸28定位在連接有小腿骨桿17的前后蹺電機(jī)叉2上，其外殼上設(shè)有扇形齒輪18，并且其外殼扇形齒輪18中心軸線上設(shè)有一對(duì)鉸接軸14其軸線與前后蹺電機(jī)軸28的軸線相交垂直，腳掌前后蹺電機(jī)1通過其外殼上的一對(duì)鉸接軸14鉸接定位在腳掌基體5后部“U”槽上部；所述腳掌內(nèi)外擺電機(jī)22外殼上也設(shè)有扇形齒輪19并與腳掌前后蹺電機(jī)外殼上的扇形齒輪18相互嚙合，該扇形齒輪18的中心軸線與其電機(jī)軸同軸。

為了增大輸出扭矩和為了便于控制以上所述的三種電機(jī)為帶內(nèi)置編碼器帶大減速比減速器的永磁交流伺服電機(jī)，其中腳掌前后蹺電機(jī)1和腳掌內(nèi)外擺電機(jī)22均為兩端中心輸出軸。為了實(shí)現(xiàn)大減速比以上所述的減速器是多級(jí)行星齒輪減速器。

為了便于安裝鉸接定位在腳掌基體5后部“U”槽下部的腳掌內(nèi)外擺電機(jī)22，腳掌基體5后部“U”槽下部的后跟設(shè)有可方便拆裝的腳掌內(nèi)外擺電機(jī)跟骨塞21，腳掌內(nèi)外擺電機(jī)22其中一端伸出軸定位在跟骨塞21中，并通過跟骨塞21定位在腳掌基體5后部“U”槽下部的后跟上。為了減輕重量以上所述的腳掌基體、腳趾排、趾關(guān)節(jié)內(nèi)外管軸、中間管、前后蹺電機(jī)叉、小腿骨桿均采用碳酸纖維材料。

從以上具體的實(shí)施方式中可知，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單，仿真度高，重量輕，細(xì)膩逼真特點(diǎn)。

以上所列舉的具體實(shí)施例僅僅是眾多實(shí)施例的一種，無法一一列舉。凡依本發(fā)明的保護(hù)范圍所做的改進(jìn)修改和修飾均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍，理應(yīng)受到保護(hù)。