四自由度仿人并联减振机械足技术领域
本发明主要涉及仿人机器人领域，特指一种四自由度仿人并联减振机械足。
背景技术
从仿生学的角度来讲，研究仿人机器人意义重大，它不仅可以服务人类，而且
可以指导生物学的发展。仿人机器人最重要的特征是模仿人类的复杂动作和姿态，为了实现
这一目标，模仿人足的机械足设计成为一个重要的环节。现有技术的机械足因运动自由度较
少，无法模拟出真实的人足运动，且隔振效果不好。因此，亟需设计一种更多自由度的机械
足，以便适应复杂的地面环境，模拟出人类行走的细微动作。
发明内容
本发明需解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种
结构合理、具有四个运动自由度和减振功能、模仿效果更好的并联模式仿人机器人足。
为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种四自由度仿人并联减振机
械足，它包括装设有机械小腿的踝关节轴、跗骨板、装设于所述跗骨板上与所述踝关节轴一
端相连的踝电机、装设有所述跗骨板的跗骨轴、工字形跖骨板、装设于所述工字形跖骨板上
与所述跗骨轴一端相连的跗骨电机、沿同一直线分别装设于所述工字形跖骨板前后两侧的脚
趾轴A和脚趾轴B、装设于所述脚趾轴A上的并联脚趾A、装设于所述脚趾轴B上的并联脚
趾B、装设于所述工字形跖骨板上与所述脚趾轴A相连的脚趾电机A、装设于所述工字形跖
骨板上与所述脚趾轴B相连的脚趾电机B，还包括装设于所述工字形跖骨板与所述脚趾轴B
之间的脚趾扭转弹簧A、装设于所述工字形跖骨板与所述脚趾轴A之间的脚趾扭转弹簧B、装
设于所述工字形跖骨板与所述跗骨轴之间的跗跖扭转弹簧、装设于所述踝关节轴与所述跗骨
板之间的踝轴扭转弹簧。
所述并联脚趾包括依次装设于所述脚趾轴A上的大拇趾、二拇趾和三拇趾；所
述并联脚趾B包括装设于所述脚趾轴B上的四拇趾和小拇趾；所述跗骨轴的两端均通过轴承
装设于所述工字形跖骨板上，所述踝关节轴两端均通过轴承装设于所述跗骨板上；所述跗骨
板的右端为凹形，左端为凸形。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明的四自由度仿人并联减振机械足，设有并联脚趾A和并联脚趾B，
并联脚趾A与并联脚趾B之间能够发生相应运动，可以更加真实地模拟出人足的脚趾运动姿
态。
(2)本发明的四自由度仿人并联减振机械足，还设有趾扭转弹簧A、脚趾扭转
弹簧B、跗跖扭转弹簧和踝轴扭转弹簧，采用并联减振的模式实现了减振隔振效果。由此可
知，本发明结构简单、具有四个运动自由度和减振功能、实现了人足的运动姿态模拟。
附图说明
图1是本发明的四自由度仿人并联减振机械足的结构原理图。
图中，11—大拇趾；12—二拇趾；13—三拇趾；14—四拇趾；15—小拇趾；16
—脚趾轴A；17—脚趾轴B；18—脚趾电机A；19—脚趾电机B；2—工字形跖骨板；3—跗骨
板；4—机械小腿；5—轴承；60—跗骨轴；61—跗骨电机；70—踝关节轴；71—踝电机；81
—脚趾扭转弹簧A；82—脚趾扭转弹簧B；83—跗跖扭转弹簧；84—踝轴扭转弹簧。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明的四自由度仿人并联减振机械足，包括装设有机械小腿4
的踝关节轴70、跗骨板3、装设于跗骨板3上与踝关节轴70一端相连的踝电机71、装设有
跗骨板3的跗骨轴60、工字形跖骨板2、装设于工字形跖骨板2上与跗骨轴60一端相连的跗
骨电机61、沿同一直线分别装设于工字形跖骨板2前后两侧的脚趾轴A16和脚趾轴B17、装
设于脚趾轴A16上的并联脚趾A、装设于脚趾轴B17上的并联脚趾B、装设于工字形跖骨板
2上与脚趾轴A16相连的脚趾电机A18、装设于工字形跖骨板2上与脚趾轴B17相连的脚趾电
机B19，还包括装设于工字形跖骨板2与脚趾轴B17之间的脚趾扭转弹簧A81、装设于工字形
跖骨板2与脚趾轴A16之间的脚趾扭转弹簧B82、装设于工字形跖骨板2与跗骨轴60之间的
跗跖扭转弹簧83、装设于踝关节轴70与跗骨板3之间的踝轴扭转弹簧84。
参见图1所示，并联脚趾A包括依次装设于脚趾轴A16上的大拇趾11、二拇趾
12和三拇趾14；并联脚趾B包括装设于脚趾轴B上的四拇趾14和小拇趾15；跗骨轴60的
两端均通过轴承装设于工字形跖骨板2上，踝关节轴70两端均通过轴承装设于跗骨板3上；
跗骨板3的右端为凹形，左端为凸形。
工作原理：踝电机71带动踝关节轴70运动，进而带动机械小腿4绕跗骨板3转
动，踝轴扭转弹簧84吸收运动能量；跗骨电机61带动跗骨轴60转动，并带动装设于跗骨轴
60上的跗骨板(3)绕工字形跖骨板(2)转动，跗跖扭转弹簧(83)对此运动进行减振；脚
趾电机A18和脚趾电机B19分别带动脚趾轴A16、脚趾轴B17转动，进而带动并联脚趾A、并
联脚趾B独立地绕工字形跖骨板(2)转动，转动产生的振动分别被脚趾扭转弹簧B82、脚趾
扭转弹簧A81所吸收。