本项创新技术涉及一种新型步行机器人及其柔性踝关节机构。该机构由小腿部件(6)、足部件(7)以及两踝部弹力机构组成,包括踝后部弹力机构(11)和踝前部弹力机构(12)。踝后部弹力机构中,直线驱动机构与小腿部件相连,弹性板条(15)的一端与驱动力输出端相接,另一端与足跟部相连。踝前部弹力机构则将弹性板条的另一端与足尖部相接。该设计使踝关节在转动时可调节整体刚度,增强了被动顺应性,使步行机器人能适应多变的运动需求,并有效减轻步行时的冲击。
背景技术
目前,在救援、教育、娱乐等领域,步行机器人得到了广泛的应用,而其踝关节,作为承重与减震的关键部位,在机器人运动中起到重要作用。
真实的人体踝关节除人骨外还包含肌肉、肌腱、韧带等柔性部分,它们提供了人类运动过程中所需的对外界环境的顺应性,保证了运动的稳定。同时,它们能够调整自身的刚度以应对不同运动模式,例如行走与奔跑。然而,现有技术的步行机器人,其踝关节大多是刚性结构,这一类设计的踝关节运动精度高、承重能力强,但是上述设计几乎不具备被动柔顺能力,仅能通过主动柔顺控制实现顺应操作。然而当主动柔顺控制不能适用或精度不足时,机构的工作性能会大幅下降。同时,上述的刚体踝关节机构无法对机器人所需的运动形式进行相应的刚度调整,存在诸多局限。
综上所述,目前的问题在于:
现有的步行机器人,其踝关节难以产生对环境的顺应性,行走过程中易产生刚性冲击对结构造成损伤,也难以调整刚度以适应不同地形。
实现思路