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(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115771580A(43)申请公布日2023.03.10(21)申请号202211651410.3(22)申请日2022.12.21(66)本国优先权数据202211273660.82022.10.18CN(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人付宜利李旭封海波(74)专利代理机构哈尔滨华夏松花江知识产权代理有限公司23213专利代理师孟宪会(51)Int.Cl.B62D57/032(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图14页(54)发明名称一种二自由度并联驱动仿人踝关节机构(57)摘要一种二自由度并联驱动仿人踝关节机构,它涉及双足仿人机器人踝关节技术领域。本发明解决了现有的机器人踝关节存在驱动力不足,刚度小,无感知的问题,同时还存在多自由度仿人腿踝关节的复杂结构带来的结构复杂、笨重的问题。本发明的两组踝关节活塞组件中的活塞杆分别通过两个二力杆连接铰链与两个踝关节二力杆首端铰接,两个踝关节二力杆末端分别通过两个二力杆十字轴铰链与两个二力杆轴座铰接,小腿骨架底部通过踝关节十字轴铰链与踝关节轴座铰接,当两组液压缸推动两组活塞杆同步运动时,仿人足实现俯仰方向转动,当两组液压缸推动两组活塞杆异步运动时,仿人足实现侧摆方向转动。本发明能够成倍地提供驱动力矩,具有刚度高、负载大的优势。CN115771580ACN115771580A权利要求书1/2页1.一种二自由度并联驱动仿人踝关节机构,其特征在于:它包括仿人足(1)、踝关节底座(2)、小腿骨架(7)、踝关节十字轴铰链、两组液压缸、两组踝关节活塞组件、两个踝关节二力杆(5)、两个二力杆连接铰链和两个二力杆十字轴铰链,小腿骨架(7)的主体包括相对布置的两个镂空侧板以及沿小腿骨架(7)长度方向平行布置在两个镂空侧板之间的两组液压缸,两组液压缸均与小腿骨架(7)一体化成型,踝关节二力杆(5)首末两端加工成拨叉状结构,两个踝关节二力杆(5)平行设置在两组液压缸正下方,小腿骨架(7)的正下方设有仿人足(1),仿人足(1)顶端安装有踝关节底座(2),踝关节底座(2)包括底座板(20)、踝关节轴座(21)和两个二力杆轴座(22),底座板(20)上端面中部后侧安装有踝关节轴座(21),两个二力杆轴座(22)以底座板(20)长度方向的中线为中心对称设置在踝关节轴座(21)的前方两侧,两个二力杆轴座(22)底端均与底座板(20)固接,两组液压缸上分别安装有两组踝关节活塞组件,两组踝关节活塞组件中的活塞杆分别通过两个二力杆连接铰链与两个踝关节二力杆(5)首端的拨叉状结构铰接,两个踝关节二力杆(5)末端的拨叉状结构分别通过两个二力杆十字轴铰链与两个二力杆轴座(22)铰接,小腿骨架(7)底部通过踝关节十字轴铰链与踝关节轴座(21)铰接,当两组液压缸推动两组活塞杆同步运动时,仿人足(1)实现俯仰方向转动,当两组液压缸推动两组活塞杆异步运动时,仿人足(1)实现侧摆方向转动。2.根据权利要求1所述的一种二自由度并联驱动仿人踝关节机构,其特征在于:它还包括直线导轨一(14)和直线导轨二(15),沿小腿骨架(7)的长度方向平行布置的直线导轨一(14)和直线导轨二(15)分别位于两组液压缸正下方,直线导轨一(14)和直线导轨二(15)与小腿骨架(7)固接。3.根据权利要求2所述的一种二自由度并联驱动仿人踝关节机构,其特征在于:踝关节活塞组件包括活塞杆、滑块(13)、滑块连接件(6),活塞杆一端置于液压缸内部,活塞杆另一端通过滑块连接件(6)与滑块(13)固接,所述滑块(13)与直线导轨一(14)和/或直线导轨二(15)可滑动连接。4.根据权利要求1或3所述的一种二自由度并联驱动仿人踝关节机构,其特征在于:二力杆连接铰链包括二力杆轴一(18)和向心关节轴承(19),活塞杆端部加工成圆环形结构,所述圆环形结构的内孔中安装有向心关节轴承(19),二力杆轴一(18)中部插装在向心关节轴承(19)内部,踝关节二力杆(5)首端的拨叉状结构上加工有轴孔,二力杆轴一(18)两端分别与踝关节二力杆(5)首端的拨叉状结构可转动连接。5.根据权利要求4所述的一种二自由度并联驱动仿人踝关节机构,其特征在于:二力杆十字轴铰链包括二力杆轴二(3)和二力杆十字轴套(4),二力杆十字轴套(4)通过两端的轴杆与踝关节二力杆(5)末端的拨叉状结构可转动连接,二力杆轴二(3)中部插装在二力杆十字轴套(4)的中部轴套内,二力杆轴二(3)两端与对应的二力杆轴座(22)可转动连接。6.根据权利要求5所述的一种二自由度并联驱动仿人踝关节机构,其特征在于:踝关节十字轴铰链包括踝关节轴(17)和踝关节十字轴套(16),小腿骨架(7)的两个镂空侧板底