一種柔性仿生機(jī)械足制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種柔性仿生機(jī)械足，包括小腿桿、腳踝組件和腳掌組件；所述腳踝組件包括連接上板、腳踝外殼和至少一個(gè)腳踝彈性體；所述腳掌組件包括后腳掌、前腳掌、前后腳掌連接架和前腳掌保護(hù)殼；所述腳踝彈性體包括上彈簧座、圓柱彈簧、前四桿機(jī)構(gòu)、后四桿機(jī)構(gòu)、下彈簧座、第一彈簧支承銷和第二彈簧支承銷。該機(jī)械足的前腳掌和后腳掌彈性連接構(gòu)成腳掌，前腳掌具有一定的轉(zhuǎn)動空間和柔性，可以更好的適應(yīng)地面地形的改變。腳踝彈性體采用兩個(gè)四桿機(jī)構(gòu)，將圓柱彈簧的單方向彈性變成了四桿機(jī)構(gòu)的四個(gè)角都具有柔性的特殊機(jī)構(gòu)，使得機(jī)械足的柔性大大加強(qiáng)，增強(qiáng)機(jī)器人行走穩(wěn)定性。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體為一種柔性仿生機(jī)械足。
技術(shù)介紹
傳統(tǒng)的移動機(jī)器人主要指多足類移動機(jī)器人和輪式機(jī)器人，其中輪式機(jī)器人包括履帶式移動機(jī)器人和輪腿復(fù)合式移動機(jī)器人。而多足類移動機(jī)器人以它優(yōu)良的地形適應(yīng)能力得到了業(yè)界的極大關(guān)注。隨著多足類機(jī)器人研究的不斷深入，對多足類機(jī)器人腿部柔性的要求越來越受到重視，具有優(yōu)異腿部柔性的多足類機(jī)器人在行走過程當(dāng)中可以有效減弱機(jī)器人足端與接觸地面之間的接觸力，緩和沖擊，延長機(jī)器人零部件的壽命，增強(qiáng)機(jī)器人零部件的可靠性；同時(shí)，具有柔性腿結(jié)構(gòu)的機(jī)器人能量利用率更高，行走過程當(dāng)中的傾覆穩(wěn)定性能更加良好。多足類機(jī)器人機(jī)械足的設(shè)計(jì)是多足類機(jī)器人單腿設(shè)計(jì)的重要一環(huán)，傳統(tǒng)的多足類機(jī)器人機(jī)械足的結(jié)構(gòu)較為簡單，一般情況下為平面結(jié)構(gòu)，球面結(jié)構(gòu)或者仿生足弓結(jié)構(gòu)，這些類型的機(jī)械足結(jié)構(gòu)簡單，功能單一，無法提供給多足類機(jī)器人單腿足夠的柔性，已經(jīng)越來越不適應(yīng)多足類機(jī)器人的發(fā)展需要。專利號ZL201310006996.2公開了四足機(jī)器人棘輪足，柔性機(jī)構(gòu)的欠缺導(dǎo)致采用這種機(jī)械足的機(jī)器人無法由機(jī)械足提供機(jī)器人本身需要的柔性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本技術(shù)擬解決的技術(shù)問題是，提供一種柔性仿生機(jī)械足。該機(jī)械足的前腳掌和后腳掌彈性連接構(gòu)成腳掌，前腳掌具有一定的轉(zhuǎn)動空間和柔性，可以更好的適應(yīng)地面地形的改變。腳踝彈性體采用兩個(gè)四桿機(jī)構(gòu)，將圓柱彈簧的單方向彈性變成了四桿機(jī)構(gòu)的四個(gè)角都具有柔性的特殊機(jī)構(gòu)，使得機(jī)械足的柔性大大加強(qiáng)，增強(qiáng)機(jī)器人行走穩(wěn)定性。本技術(shù)解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提供一種柔性仿生機(jī)械足，包括小腿桿、腳踝組件和腳掌組件；其特征在于所述腳踝組件包括連接上板、腳踝外殼和至少一個(gè)腳踝彈性體；所述腳掌組件包括后腳掌、前腳掌、前后腳掌連接架和前腳掌保護(hù)殼；所述小腿桿兩端開有連接孔，上端通過連接孔與多足類移動機(jī)器人連接，下端與連接上板的上端連接；所述腳踝外殼上端、下端和前端開口，連接上板下端安裝到腳踝外殼的上端開口處，連接上板的外表面與腳踝外殼的內(nèi)表面配合；所述連接上板的下端通過腳踝外殼的上端開口與腳踝彈性體連接；腳踝彈性體通過腳踝外殼的下端開口與后腳掌連接；所述后腳掌通過前后腳掌連接架與前腳掌連接；所述前腳掌保護(hù)殼與前腳掌連接；所述腳踝彈性體包括上彈簧座、圓柱彈簧、前四桿機(jī)構(gòu)、后四桿機(jī)構(gòu)、下彈簧座、第一彈簧支承銷和第二彈簧支承銷；所述前后腳掌連接架包括后腳掌連接架、旋轉(zhuǎn)軸、扭簧、后腳掌彈簧支撐板和前腳掌連接架；所述前四桿機(jī)構(gòu)與后四桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和安裝方式完全相同；所述前四桿機(jī)構(gòu)由第一連桿、第二連桿、第三連桿和第四連桿組成；所述第一連桿、第二連桿、第三連桿和第四連桿依次連接，組成封閉的平行四邊形結(jié)構(gòu)；所述上彈簧座的上端與連接上板的下端連接；所述第一連桿和第二連桿與上彈簧座的下端連接；所述下彈簧座的下端與后腳掌連接；所述第三連桿和第四連桿與下彈簧座的上端連接；第一連桿和第四連桿通過第一彈簧支承銷連接；第二連桿和第三連桿通過第二彈簧支承銷連接；所述圓柱彈簧的兩個(gè)簧腳分別緊固安裝于第一彈簧支承銷和第二彈簧支承銷上；所述旋轉(zhuǎn)軸的兩軸端安裝有后腳掌彈簧支撐板、前腳掌連接架和后腳掌連接架；所述扭簧嵌套在旋轉(zhuǎn)軸的軸肩上，扭簧的簧腳固定在后腳掌彈簧支撐板上；所述前腳掌連接架與前腳掌連接；所述后腳掌連接架與后腳掌連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)有益效果在于：1.前腳掌和后腳掌彈性連接構(gòu)成腳掌，改變了傳統(tǒng)仿生機(jī)械足整體式布局的缺陷，使該機(jī)械足在行走過程當(dāng)中，前腳掌具有一定的轉(zhuǎn)動空間和柔性，可以更好的適應(yīng)地面地形的改變，為采用本機(jī)械足的多足類移動機(jī)器人提供更好柔性。2.以連接上板的光滑內(nèi)表面作為滑道，使小腿桿的運(yùn)動方向只有一個(gè)，有效防止了采用本機(jī)械足的多足類移動機(jī)器人行走過程當(dāng)中崴腳現(xiàn)象的發(fā)生。3.采用了創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的腳踝彈性體，該腳踝彈性體采用兩個(gè)四桿機(jī)構(gòu)，將圓柱彈簧的單方向彈性變成了四桿機(jī)構(gòu)的四個(gè)角都具有柔性的特殊機(jī)構(gòu)，使得機(jī)械足的柔性大大加強(qiáng)，更加接近于哺乳動物腳掌的優(yōu)良性能，增強(qiáng)機(jī)器人行走穩(wěn)定性。附圖說明圖1為本技術(shù)柔性仿生機(jī)械足一種實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)軸測示意圖；圖2為本技術(shù)柔性仿生機(jī)械足一種實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)主視示意圖；圖3為本技術(shù)柔性仿生機(jī)械足一種實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)主視局部內(nèi)部示意圖；圖4為本技術(shù)柔性仿生機(jī)械足一種實(shí)施例的腳踝彈性體、前后腳掌連接架、前腳掌和后腳掌連接關(guān)系軸測示意圖；圖5為本技術(shù)柔性仿生機(jī)械足一種實(shí)施例的腳踝彈性體軸測示意圖；圖6為本技術(shù)柔性仿生機(jī)械足一種實(shí)施例的前后腳掌連接架軸測示意圖；(圖中：1、小腿桿；2、腳踝組件；3、腳掌組件；21、連接上板；22、腳踝外殼；23、腳踝彈性體；31、后腳掌；32、前腳掌；33、前后腳掌連接架；34、前腳掌保護(hù)殼；231、上彈簧座；232、圓柱彈簧；233、前四桿機(jī)構(gòu)；234、后四桿機(jī)構(gòu)；235、下彈簧座；236、第一彈簧支承銷；237、第二彈簧支承銷；2331、第一連桿；2332、第二連桿；2333、第三連桿；2334、第四連桿；331、后腳掌連接架；332、旋轉(zhuǎn)軸；333、扭簧；334、后腳掌彈簧支撐板；335、前腳掌連接架)具體實(shí)施方式下面將對本技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本技術(shù)的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本技術(shù)保護(hù)的范圍。本技術(shù)提供了一種柔性仿生機(jī)械足(簡稱機(jī)械足，參見圖1-6)，包括小腿桿1、腳踝組件2和腳掌組件3；所述腳踝組件2包括連接上板21、腳踝外殼22和至少一個(gè)腳踝彈性體23；所述腳掌組件3包括后腳掌31、前腳掌32、前后腳掌連接架33和前腳掌保護(hù)殼34；所述小腿桿1兩端開有連接孔，上端通過連接孔與多足類移動機(jī)器人單腿連接，下端通過銷與連接上板21的上端連接；所述腳踝外殼22上端開口，內(nèi)表面光滑，連接上板21下端安裝到腳踝外殼22上端開口處，連接上板21的外表面與腳踝外殼22的光滑內(nèi)表面配合，連接上板21能夠在腳踝外殼22的內(nèi)表面以一自由度滑動；腳踝外殼22的下端開口，腳踝彈性體23通過腳踝外殼22的下端開口與后腳掌31連接；所述連接上板21的下端通過腳踝彈性體23與后腳掌31連接；腳踝外殼22的前端開口，用于為前腳掌保護(hù)殼34的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動預(yù)留空間，避免前腳掌32抬起時(shí)前腳掌保護(hù)殼34卡死；所述后腳掌31通過前后腳掌連接架33與前腳掌32連接；所述前腳掌保護(hù)殼34通過螺釘與前腳掌32連接；本實(shí)施例中腳踝彈性體23為四個(gè)，在后腳掌31上表面呈菱形分布；另一個(gè)實(shí)施例中腳踝彈性體23為三個(gè)，在后腳掌31上表面呈三角形分布；所述腳踝彈性體23包括上彈簧座231、圓柱彈簧232、前四桿機(jī)構(gòu)233、后四桿機(jī)構(gòu)234、下彈簧座235、第一彈簧支承銷236和第二彈簧支承銷237；所述前后腳掌連接架33包括后腳掌連接架331、旋轉(zhuǎn)軸332、扭簧333、后腳掌彈簧支撐板334和前腳掌連接架335；所述前四桿機(jī)構(gòu)233與后四桿機(jī)構(gòu)234的結(jié)構(gòu)和安裝方式完全相同；所述前四桿機(jī)構(gòu)233由第一連桿2331、第二連桿2332、第三連桿2333和第四連桿2334本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種柔性仿生機(jī)械足，包括小腿桿、腳踝組件和腳掌組件；其特征在于所述腳踝組件包括連接上板、腳踝外殼和至少一個(gè)腳踝彈性體；所述腳掌組件包括后腳掌、前腳掌、前后腳掌連接架和前腳掌保護(hù)殼；所述小腿桿兩端開有連接孔，上端通過連接孔與多足類移動機(jī)器人連接，下端與連接上板的上端連接；所述腳踝外殼上端、下端和前端開口，連接上板下端安裝到腳踝外殼的上端開口處，連接上板的外表面與腳踝外殼的內(nèi)表面配合；所述連接上板的下端通過腳踝外殼的上端開口與腳踝彈性體連接；腳踝彈性體通過腳踝外殼的下端開口與后腳掌連接；所述后腳掌通過前后腳掌連接架與前腳掌連接；所述前腳掌保護(hù)殼與前腳掌連接；所述腳踝彈性體包括上彈簧座、圓柱彈簧、前四桿機(jī)構(gòu)、后四桿機(jī)構(gòu)、下彈簧座、第一彈簧支承銷和第二彈簧支承銷；所述前后腳掌連接架包括后腳掌連接架、旋轉(zhuǎn)軸、扭簧、后腳掌彈簧支撐板和前腳掌連接架；所述前四桿機(jī)構(gòu)與后四桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和安裝方式完全相同；所述前四桿機(jī)構(gòu)由第一連桿、第二連桿、第三連桿和第四連桿組成；所述第一連桿、第二連桿、第三連桿和第四連桿依次連接，組成封閉的平行四邊形結(jié)構(gòu)；所述上彈簧座的上端與連接上板的下端連接；所述第一連桿和第二連桿與上彈簧座的下端連接；所述下彈簧座的下端與后腳掌連接；所述第三連桿和第四連桿與下彈簧座的上端連接；第一連桿和第四連桿通過第一彈簧支承銷連接；第二連桿和第三連桿通過第二彈簧支承銷連接；所述圓柱彈簧的兩個(gè)簧腳分別緊固安裝于第一彈簧支承銷和第二彈簧支承銷上；所述旋轉(zhuǎn)軸的兩軸端安裝有后腳掌彈簧支撐板、前腳掌連接架和后腳掌連接架；所述扭簧嵌套在旋轉(zhuǎn)軸的軸肩上，扭簧的簧腳固定在后腳掌彈簧支撐板上；所述前腳掌連接架與前腳掌連接；所述后腳掌連接架與后腳掌連接。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種柔性仿生機(jī)械足，包括小腿桿、腳踝組件和腳掌組件；其特征在于所述腳踝組件包括連接上板、腳踝外殼和至少一個(gè)腳踝彈性體；所述腳掌組件包括后腳掌、前腳掌、前后腳掌連接架和前腳掌保護(hù)殼；所述小腿桿兩端開有連接孔，上端通過連接孔與多足類移動機(jī)器人連接，下端與連接上板的上端連接；所述腳踝外殼上端、下端和前端開口，連接上板下端安裝到腳踝外殼的上端開口處，連接上板的外表面與腳踝外殼的內(nèi)表面配合；所述連接上板的下端通過腳踝外殼的上端開口與腳踝彈性體連接；腳踝彈性體通過腳踝外殼的下端開口與后腳掌連接；所述后腳掌通過前后腳掌連接架與前腳掌連接；所述前腳掌保護(hù)殼與前腳掌連接；所述腳踝彈性體包括上彈簧座、圓柱彈簧、前四桿機(jī)構(gòu)、后四桿機(jī)構(gòu)、下彈簧座、第一彈簧支承銷和第二彈簧支承銷；所述前后腳掌連接架包括后腳掌連接架、旋轉(zhuǎn)軸、扭簧、后腳掌彈簧支撐板和前腳掌連接架；所述前四桿機(jī)構(gòu)與后四桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和安裝方式完全相同；所述前四桿機(jī)構(gòu)由第一連桿...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張小俊，史延雷，孫凌宇，王亞瓊，張明路，
申請(專利權(quán))人：河北工業(yè)大學(xué)，
類型：新型
國別省市：天津;12