混聯(lián)高頻仿人三自由度機(jī)械足的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明主要涉及仿人機(jī)器人領(lǐng)域，特指一種混聯(lián)高頻仿人三自由度機(jī)械足。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人的研究，尤其是仿人機(jī)器人的研究已經(jīng)成為智能機(jī)器人領(lǐng)域中最為活躍的熱點(diǎn)之一。為了更好地模擬人類的各類動(dòng)作，仿人機(jī)器人必須具有較多自由度的機(jī)械足，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人行走時(shí)的細(xì)微模擬?，F(xiàn)有的仿人機(jī)器足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自由度較少，難以真正模擬人足；同時(shí)由于現(xiàn)有的機(jī)械足行走速度較慢，無(wú)法模擬人類的快速行走。因此，設(shè)計(jì)一種多自由度、快速行走的仿人機(jī)械足具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明需解決的技術(shù)問(wèn)題是:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、具有高頻運(yùn)動(dòng)響應(yīng)特征、三自由度混聯(lián)模式的仿人機(jī)器人足。
[0004]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出的解決方案為:一種混聯(lián)高頻仿人三自由度機(jī)械足，它包括機(jī)械小腿、踝動(dòng)力裝置、跗骨板、跗動(dòng)力裝置、跖骨板、跖動(dòng)力裝置和并聯(lián)腳趾。
[0005]所述機(jī)械小腿裝設(shè)于踝齒輪軸上;所述踝動(dòng)力裝置包括裝設(shè)于所述跗骨板上的踝動(dòng)力軸、裝設(shè)于所述踝動(dòng)力軸上的踝主動(dòng)輪、平行于所述踝動(dòng)力軸裝設(shè)于所述跗骨板上的所述踝齒輪軸、裝設(shè)于U型架A上的電機(jī)A;所述電機(jī)A的輸出軸與所述踝動(dòng)力軸的一端相連；所述踝齒輪軸與所述踝主動(dòng)輪相嚙合傳動(dòng)。
[0006]所述跗動(dòng)力裝置包括跗骨齒輪軸、平行于所述跗骨齒輪軸裝設(shè)于所述跗骨板上的跗動(dòng)力軸、裝設(shè)于所述跗動(dòng)力軸上的跗骨主動(dòng)輪、裝設(shè)于U型架B上的電機(jī)B;所述電機(jī)B的輸出軸與所述跗動(dòng)力軸的一端相連;所述跗骨齒輪軸與所述跗骨主動(dòng)輪相嚙合傳動(dòng);所述跖骨板與所述跗骨齒輪軸相固定，所述跗骨齒輪軸可相對(duì)于所述跗骨板自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0007]所述跖動(dòng)力裝置包括通過(guò)軸承裝設(shè)于所述跖骨板上的趾動(dòng)力軸、裝設(shè)于所述趾動(dòng)力軸上的跖骨主動(dòng)輪、與所述跖骨主動(dòng)輪相嚙合的跖齒輪軸、裝設(shè)于U型架C上的電機(jī)C;所述電機(jī)C的輸出軸與所述趾動(dòng)力軸的一端相連;所述跖齒輪軸上裝設(shè)有所述并聯(lián)腳趾;所述并聯(lián)腳趾包括大拇趾、二拇趾、三拇趾、四拇趾和小拇趾。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0009](I)本發(fā)明的混聯(lián)高頻仿人三自由度機(jī)械足，設(shè)有踝動(dòng)力裝置、跗動(dòng)力裝置和跖動(dòng)力裝置，實(shí)現(xiàn)了跗骨板、并聯(lián)腳趾、跖骨板以及機(jī)械小腿之間的三個(gè)自由度的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，有效模仿了人足的運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)。
[0010](2)本發(fā)明的混聯(lián)高頻仿人三自由度機(jī)械足，還設(shè)有多個(gè)主動(dòng)輪和齒輪軸，通過(guò)齒輪傳遞，實(shí)現(xiàn)了增速高頻運(yùn)動(dòng)特性。由此可知，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、具有高頻運(yùn)動(dòng)響應(yīng)特征和三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，實(shí)現(xiàn)了人足的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)有效模仿。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明的混聯(lián)高頻仿人三自由度機(jī)械足的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是本發(fā)明的混聯(lián)高頻仿人三自由度機(jī)械足的結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0013]圖中，丨一機(jī)械小腿；10—踝齒輪軸；11一踝動(dòng)力軸；12—踝主動(dòng)輪；13—U型架A;14一電機(jī)A; 2—跗骨板；20—跗骨齒輪軸；21—跗動(dòng)力軸；22—跗骨主動(dòng)輪；23—U型架B;24—電機(jī)B; 3—妬骨板;30一妬齒輪軸；31—妬動(dòng)力軸；32一妬骨主動(dòng)輪;33一U型架C; 34—電機(jī)C ； 4一并聯(lián)腳I?止；41一大姆祉；42一二姆祉；43一二姆祉；44一四姆祉；45一小姆I?止。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0015]結(jié)合圖1和圖2，本發(fā)明的混聯(lián)高頻仿人三自由度機(jī)械足，包括機(jī)械小腿1、踝動(dòng)力裝置、跗骨板2、跗動(dòng)力裝置、跖骨板3、跖動(dòng)力裝置和并聯(lián)腳趾4;機(jī)械小腿I裝設(shè)于踝齒輪軸10上。
[0016]結(jié)合圖1和圖2，踝動(dòng)力裝置包括裝設(shè)于跗骨板2上的踝動(dòng)力軸11、裝設(shè)于踝動(dòng)力軸11上的踝主動(dòng)輪12、平行于踝動(dòng)力軸11裝設(shè)于跗骨板2上的踝齒輪軸10、裝設(shè)于U型架A13上的電機(jī)六14;電機(jī)414的輸出軸與踝動(dòng)力軸11的一端相連;踝齒輪軸10與踝主動(dòng)輪12相嗤合傳動(dòng)。
[0017]結(jié)合圖1和圖2，跗動(dòng)力裝置包括跗骨齒輪軸20、平行于跗骨齒輪軸20裝設(shè)于跗骨板2上的跗動(dòng)力軸21、裝設(shè)于跗動(dòng)力軸21上的跗骨主動(dòng)輪22、裝設(shè)于U型架B23上的電機(jī)B24;電機(jī)B24的輸出軸與跗動(dòng)力軸21的一端相連;跗骨齒輪軸20與跗骨主動(dòng)輪22相嚙合傳動(dòng);跖骨板3與跗骨齒輪軸20相固定，跗骨齒輪軸20可相對(duì)于跗骨板2自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0018]結(jié)合圖1和圖2，跖動(dòng)力裝置包括通過(guò)軸承裝設(shè)于跖骨板3上的趾動(dòng)力軸31、裝設(shè)于趾動(dòng)力軸31上的跖骨主動(dòng)輪32、與跖骨主動(dòng)輪32相嚙合的跖齒輪軸30、裝設(shè)于U型架C33上的電機(jī)C34;電機(jī)C34的輸出軸與趾動(dòng)力軸31的一端相連;跖齒輪軸30上裝設(shè)有并聯(lián)腳趾4。
[0019]結(jié)合圖1和圖2，并聯(lián)腳趾包括大拇趾41、二拇趾42、三拇趾43、四拇趾44和小拇趾45 ο
[0020]工作原理:電機(jī)Α14帶動(dòng)踝動(dòng)力軸11轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而通過(guò)踝主動(dòng)輪12帶動(dòng)踝齒輪軸10轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械小腿I與跗骨板2之間的快速相對(duì)運(yùn)動(dòng)；電機(jī)Β24帶動(dòng)跗動(dòng)力軸21轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)跗骨齒輪軸20快速轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)跗骨板2與跖骨板3之間的相對(duì)快速轉(zhuǎn)動(dòng)；電機(jī)C34帶動(dòng)跖動(dòng)力軸31轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)跖骨主動(dòng)輪32帶動(dòng)趾齒輪軸30轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)并聯(lián)腳趾4與跖骨板3之間的相對(duì)快速運(yùn)動(dòng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.混聯(lián)高頻仿人三自由度機(jī)械足，其特征在于:包括機(jī)械小腿(I)、踝動(dòng)力裝置、跗骨板(2)、跗動(dòng)力裝置、跖骨板(3)、跖動(dòng)力裝置和并聯(lián)腳趾(4);所述機(jī)械小腿(I)裝設(shè)于踝齒輪軸(10)上;所述踝動(dòng)力裝置包括裝設(shè)于所述跗骨板(2)上的踝動(dòng)力軸(11)、裝設(shè)于所述踝動(dòng)力軸(11)上的踝主動(dòng)輪(12)、平行于所述踝動(dòng)力軸(11)裝設(shè)于所述跗骨板(2)上的所述踝齒輪軸(10)、裝設(shè)于U型架A(13)上的電機(jī)A(14);所述電機(jī)A(14)的輸出軸與所述踝動(dòng)力軸(11)的一端相連;所述踝齒輪軸(10)與所述踝主動(dòng)輪(12)相嚙合傳動(dòng);所述跗動(dòng)力裝置包括跗骨齒輪軸(20)、平行于所述跗骨齒輪軸(20)裝設(shè)于所述跗骨板(2)上的跗動(dòng)力軸(21)、裝設(shè)于所述跗動(dòng)力軸(21)上的跗骨主動(dòng)輪(22)、裝設(shè)于U型架B(23)上的電機(jī)B(24);所述電機(jī)B(24)的輸出軸與所述跗動(dòng)力軸(21)的一端相連;所述跗骨齒輪軸(20)與所述跗骨主動(dòng)輪(22)相嚙合傳動(dòng);所述跖骨板(3)與所述跗骨齒輪軸(20)相固定，所述跗骨齒輪軸(20)可相對(duì)于所述跗骨板(2)自由轉(zhuǎn)動(dòng);所述跖動(dòng)力裝置包括通過(guò)軸承裝設(shè)于所述跖骨板(3)上的趾動(dòng)力軸(31)、裝設(shè)于所述趾動(dòng)力軸(31)上的跖骨主動(dòng)輪(32)、與所述跖骨主動(dòng)輪(32)相嚙合的跖齒輪軸(30)、裝設(shè)于U型架C(33)上的電機(jī)C(34);所述電機(jī)C(34)的輸出軸與所述趾動(dòng)力軸(31)的一端相連;所述跖齒輪軸(30)上裝設(shè)有所述并聯(lián)腳趾(4);所述并聯(lián)腳趾包括大拇趾(41)、二拇趾(42)、三拇趾(43)、四拇趾(44)和小拇趾(45)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種混聯(lián)高頻仿人三自由度機(jī)械足，屬于仿人機(jī)器足領(lǐng)域。它包括機(jī)械小腿、踝動(dòng)力裝置、跗骨板、跗動(dòng)力裝置、跖骨板、跖動(dòng)力裝置和并聯(lián)腳趾；機(jī)械小腿裝設(shè)于踝齒輪軸上；踝動(dòng)力裝置包括踝動(dòng)力軸、踝主動(dòng)輪、踝齒輪軸、U型架A和電機(jī)A；跗動(dòng)力裝置包括跗骨齒輪軸、跗動(dòng)力軸、跗骨主動(dòng)輪、U型架B和電機(jī)B；跖骨板與跗骨齒輪軸相固定，跗骨齒輪軸可相對(duì)于跗骨板自由轉(zhuǎn)動(dòng)；跖動(dòng)力裝置包括趾動(dòng)力軸、跖骨主動(dòng)輪、跖齒輪軸、U型架C和電機(jī)C；跖齒輪軸上裝設(shè)有并聯(lián)腳趾；并聯(lián)腳趾包括大拇趾、二拇趾、三拇趾、四拇趾和小拇趾。本發(fā)明是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、具有高頻運(yùn)動(dòng)響應(yīng)特征、三自由度混聯(lián)模式的仿人機(jī)器人足。
【IPC分類】B62D57/032
【公開(kāi)號(hào)】CN105620581
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610095117
【發(fā)明人】李曉艷, 班書(shū)昊, 蔣學(xué)東, 何云松, 席仁強(qiáng), 徐然
【申請(qǐng)人】常州大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年2月19日