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腿部结构及仿人机器人的制作方法

2021-02-07 21:02:25|258|起点商标网
腿部结构及仿人机器人的制作方法

本申请涉及机器人领域,尤其涉及一种腿部结构及仿人机器人。



背景技术:

常见的仿人机器人单腿一般有六个自由度,由六个关节实现相应的自由度,其中包含:大腿旋转、髋部前向(前后运动)、髋部侧向、膝盖、踝部前向(前后运动)及踝部侧向。在仿人机器人的设计过程中一般由上至下按照“3-1-2”的自由度进行排布,其中髋关节件由大腿旋转、髋部前向及髋部侧向三个自由度组合而成,膝盖单独一个关节实现蹲起动作,脚踝一般由踝前向和踝侧向两个自由度组合而成。根据步态算法控制的难易程度,髋部、踝部如果是由正交的结构构成,那么步态算法的解算会比较容易实现,在控制机器人行走的过程中也能提高稳定性,优于非正交结构。

在踝部的设计中,由于需要考虑二自由耦合的同时还要实现二轴正交的结构设计,常见的方式为将踝关节件的各部件均堆积于小腿件与脚板之间。但是该方式使得腿部结构的脚板与小腿件之间结构较为集中,局部尺寸较大,不利于机器人的结构的小型化。由于局部尺寸较大,使得踝关节件的重量过大,也不利于机器人设计时对各处重量的控制,无法从各处重量分布上贴近于人体各处重量的分布,仿人效果差。



技术实现要素:

本申请的一个目的在于提供一种腿部结构,旨在解决现有技术中,仿人机器人腿部结构局部结构较为集中,局部尺寸较大的问题。

为达此目的,本申请实施例采用以下技术方案:

腿部结构,包括大腿件、小腿件、连接于所述大腿件与所述小腿件之间的膝部转动组件、安装于所述大腿件的髋关节件,以及安装于所述小腿件的踝关节件;所述踝关节件包括用于驱动脚板侧摆的踝部侧摆组件,以及用于驱动所述踝部侧摆组件前摆的踝部前摆组件;所述踝部前摆组件包括固定安装于所述小腿件的踝部前摆电机、固定端安装于所述小腿件的踝部前摆减速机,以及设于所述踝部前摆电机与所述踝部前摆减速机之间的踝部前摆传动机构;所述踝部前摆减速机的输出端与所述踝部侧摆组件相连。

本申请的还一个目的在于提供一种仿人机器人,包括上述实施例中所述的腿部结构。

本申请实施例的有益效果:踝部前摆组件的踝部前摆减速机与踝部前摆电机分别安装于小腿件不同的位置,踝部前摆减速机与踝部前摆电机通过踝部前摆传动机构实现传动连接。在实现踝部前摆组件转动的轴线与踝部侧摆组件转动的轴线相交的情况下,只需要将踝部前摆减速机与踝部侧摆组件相连,踝部前摆电机设置的位置较为灵活,可离踝部侧摆组件具有一定的距离,而不用将踝部前摆电机设置在踝部前摆组件转动的轴线上,可减小踝部前摆组件转动的轴线(x轴)上的尺寸,实现踝关节件也即机器人的局部结构的简化。小腿件具有足有足够的空间安装踝部前摆电机,例如将踝部前摆电机安装于小腿件的内部(此时小腿件的外部尺寸并没有增大)。进而将踝部前摆组件各个部件合理紧凑的设置,实现踝关节件的紧凑化,进而实现具有该踝关节件的腿部结构的结构的简化,减小腿部结构局部的尺寸。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请的实施例中腿部结构的结构示意图;

图2为图1中的腿部结构的踝关节件处的局部视图;

图3为图2中的踝关节件处沿踝部前摆组件的轴线方向的剖视图;

图4为图2中的踝关节件处沿踝部侧摆组件的轴线方向的剖视图;

图5为本申请的实施例中膝部转动组件的剖视图;

图6为图1中的腿部结构的髋关节件处的局部视图;

图7为图6中的髋关节件处沿髋部前摆组件的轴线方向的剖制图;

图8为图6中的髋关节件处沿髋部侧摆组件的轴线方向的剖制图;

图9为本申请的实施例中大腿件的局部示意图;

图10为本申请的实施例中髋部安装支架的剖视图;

图11为本申请的实施例中仿人机器人的结构示意图;

图中:

1、髋部前摆组件;101、髋部前摆电机;102、髋部前摆减速机;1021、髋部前摆钢轮;1022、髋部前摆柔轮;1023、第一髋部前摆轴承;1024、髋部前摆波发生器;1025、髋部前摆转轴;1026、髋部前摆壳体;1027、第二髋部前摆轴承;1028、第三髋部前摆轴承;103、髋部前摆传动机构;1031、髋部前摆主动轮;1032、髋部前摆从动轮;1033、髋部前摆传动带;104、第四髋部前摆轴承;105、髋部前摆连接轴;

2、髋部侧摆组件;201、髋部侧摆减速机;2011、髋部侧摆钢轮;2012、髋部侧摆柔轮;2013、第二髋部侧摆轴承;2014、髋部侧摆波发生器;202、髋部侧摆壳体;2021、髋部侧摆连接法兰;203、髋部侧摆电机;2031、髋部侧摆转轴;204、髋部侧摆中空走线管;205、第一髋部侧摆轴承;206、髋部侧摆连接轴;2061、髋部侧摆连接环;

3、髋部旋转组件;301、髋部旋转壳体;302、髋部旋转减速机;3021、髋部旋转钢轮;3022、髋部旋转柔轮;3023、第一髋部旋转轴承;3024、髋部旋转波发生器;303、髋部旋转电机;3031、髋部旋转转轴;304、髋部旋转中空走线管;

4、大腿件;401、第一髋部前摆支撑板;402、第二髋部前摆支撑板;403、第三膝部转动支撑板;404、第四膝部转动支撑板;

5、踝部前摆组件;501、踝部前摆电机;502、踝部前摆减速机;5021、踝部前摆钢轮;5022、踝部前摆柔轮;5023、第一踝部前摆轴承;5024、踝部前摆波发生器;5025、踝部前摆转轴;5026、踝部前摆壳体;5027、第二踝部前摆轴承;5028、第三踝部前摆轴承;503、踝部前摆传动机构;5031、踝部前摆主动轮;5032、踝部前摆从动轮;5033、踝部前摆传动带;504、第四踝部前摆轴承;505、踝部前摆连接轴;

6、踝部侧摆组件;601、踝部侧摆减速机;6011、踝部侧摆钢轮;6012、踝部侧摆柔轮;6013、第二踝部侧摆轴承;6014、踝部侧摆波发生器;602、踝部侧摆壳体;6021、踝部侧摆连接法兰;603、踝部侧摆电机;6031、踝部侧摆转轴;604、踝部侧摆中空走线管;605、第一踝部侧摆轴承;606、踝部侧摆连接轴;6061、踝部侧摆连接环;

7、膝部转动组件;701、膝部转动壳体;702、膝部转动减速机;7021、膝部转动钢轮;7022、膝部转动柔轮;7023、第一膝部转动轴承;7024、膝部转动波发生器;703、膝部转动电机;7031、膝部转动转轴;704、膝部转动中空走线管;705、第二膝部转动轴承;706、膝部转动连接轴;

8、小腿件;801、第一踝部前摆支撑板;802、第二踝部前摆支撑板;803、第一膝部转动支撑板;804、第二膝部转动支撑板;

9、脚板;10、髋部安装支架;11、六维力传感器;12、头部组件;13、上身组件;14、左臂组件;15、右臂组件;16、腰部组件;17、踝部安装支架;1800、腿部结构;1801、髋关节件;1802、踝关节件。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。

需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。

此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。

以下结合具体实施例对本申请的实现进行详细的描述。

如图1-图3所示,本申请实施例提出了一种腿部结构1800,包括大腿件4、小腿件8、连接于大腿件4与小腿件8之间的膝部转动组件7、安装于大腿件4的髋关节件1801,以及安装于小腿件8的踝关节件1802;踝关节件1802包括用于驱动脚板9侧摆的踝部侧摆组件6,以及用于驱动踝部侧摆组件6前摆的踝部前摆组件5;踝部前摆组件5包括固定安装于小腿件8的踝部前摆电机501、固定端安装于小腿件8的踝部前摆减速机502,以及设于踝部前摆电机501与踝部前摆减速机502之间的踝部前摆传动机构503;踝部前摆减速机502的输出端与踝部侧摆组件6相连。

在本申请的实施例中,腿部结构1800的大腿件4可通过髋关节件1801与仿人机器人的腰部相连,髋关节件1801可驱动大腿前后摆动(沿x轴)、左右侧摆(沿y轴)及沿竖直方向转动(沿z轴)等动作。膝关节件可驱动小腿件8相对大腿件4前后摆动(沿x轴)。踝关节件1802可带动脚板9前后摆动或左右侧摆(沿y轴)。腿部结构1800的踝关节件1802的踝部前摆组件5可驱动踝部侧摆组件6沿x轴旋转,踝部侧摆组件6可带动脚板9沿y轴旋转。也即踝部侧摆组件6旋转的轴线为y轴,踝部前摆组件5转动的轴线为x轴。进而实现踝关节件1802在x、y轴三两个自由度的转动,可选的,x、y轴可为二轴正交结构,也可为二轴相交但不正交,根据不同的机器人的需求进行选择。

踝部前摆组件5的踝部前摆减速机502与踝部前摆电机501分别安装于小腿件8不同的位置,踝部前摆减速机502与踝部前摆电机501通过踝部前摆传动机构503实现传动连接。在实现踝部前摆组件5转动的轴线与踝部侧摆组件6转动的轴线相交的情况下,只需要将踝部前摆减速机502与踝部侧摆组件6相连,踝部前摆电机501设置的位置较为灵活,可离踝部侧摆组件6具有一定的距离,而不用将踝部前摆电机501设置在踝部前摆组件5转动的轴线上,可减小踝部前摆组件5转动的轴线(x轴)上的尺寸,实现踝关节件1802也即机器人的局部结构的简化。小腿件8具有足有足够的空间安装踝部前摆电机501,例如将踝部前摆电机501安装于小腿件8的内部(此时小腿件8的外部尺寸并没有增大)。进而将踝部前摆组件5各个部件合理紧凑的设置,实现踝关节件1802的紧凑化,进而实现具有该踝关节件1802的腿部结构1800的结构的简化。

在局部结构简化的情况下,踝部结构的局部重量也减小,有效的分散至小腿件8上,便于机器人的腿部结构1800设计时,接近人体腿部结构1800各处的重量分布的比重,提升仿人效果。

而现有技术中将踝部前摆减速机502与踝部前摆电机501集成于一体的方式,也即踝部前摆减速机502与踝部前摆电机501集成于同一x轴上的方式,使得踝关节件1802于x轴方向的长度较大,不利于踝关节件1802的紧凑化,也不利于后续机器人腿部结构1800的设计。

需要说明的是,本申请中,减速机的固定端定义为减速机与对应驱动该减速机的电机外壳直接或间接固定相连的部分,与减速机的固定端转动连接的部分定义为减速机的输出端。例如,踝部前摆减速机502的输出端为通过小腿件8与踝部前摆电机501的外壳固定连接。需要理解的是,输出端不一定为转动部,固定端不一定为固定的位置。

需要说明的是,本申请中,踝部前摆组件5只是便于命名,踝部前摆组件5并不局限于前摆,其在沿x轴旋转时可实现前后摆动。

请参阅图3,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,踝部前摆减速机502为谐波减速机,踝部前摆减速机502包括与小腿件8固定连接的踝部前摆钢轮5021、适配于踝部前摆钢轮5021且与踝部侧摆组件6相连的踝部前摆柔轮5022、支撑于踝部前摆钢轮5021与踝部前摆柔轮5022之间的第一踝部前摆轴承5023、适配于踝部前摆柔轮5022的踝部前摆波发生器5024,以及与踝部前摆波发生器5024相连的踝部前摆转轴5025;踝部前摆转轴5025与踝部前摆传动机构503相连。

于本实施例中,踝部前摆减速机502为谐波减速机,踝部前摆电机501通过踝部前摆传动机构503带动踝部前摆减速机502的踝部前摆转轴5025转动,踝部前摆转轴5025带动踝部前摆波发生器5024转动,踝部前摆波发生器5024使得踝部前摆柔轮5022发生形变,在踝部前摆波发生器5024转动的过程中,踝部前摆柔轮5022与踝部前摆钢轮5021不断的发生相互作用,并发生相互转动,最终以踝部前摆柔轮5022作为谐波减速机输出转动的部分,带动踝部侧摆组件6发生以x轴为转动轴线的转动运动,实现踝部侧摆组件6的前后摆动(而踝部侧摆组件6与脚板9相连,进而带动脚板9的前后运动)。由于以踝部前摆柔轮5022作为谐波减速机输出转动的部分,而踝部前摆钢轮5021与小腿件8固定连接,因此将踝部前摆钢轮5021与小腿件8相连时(可为直接相连,也可为间接相连),可从小腿件8的外侧直接安装连接件(例如螺钉或销钉)贯穿小腿件8及踝部前摆钢轮5021支线连接,便于操作。

可以理解的是,于其他实施例中,踝部前摆减速机502为谐波减速机时,也可将踝部前摆钢轮5021作为谐波减速机输出转动的部分,带动踝部侧摆组件6发生以x轴为转动轴线的转动运动,实现踝部侧摆组件6及脚板9的前后摆动。

请参阅图2-图3,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,踝部前摆减速机502还包括固定连接于小腿件8与踝部前摆钢轮5021之间的踝部前摆壳体5026;踝部前摆钢轮5021通过踝部前摆壳体5026与小腿件8固定连接,踝部前摆壳体5026与踝部前摆转轴5025之间设有第二踝部前摆轴承5027;第二踝部前摆轴承5027的外圈安装于踝部前摆壳体5026,踝部前摆转轴5025安装于第二踝部前摆轴承5027的内圈。踝部前摆电机501通过踝部前摆传动机构503带动踝部前摆减速机502的踝部前摆转轴5025转动时,第二踝部前摆轴承5027可对踝部前摆转轴5025提供较好的支撑,踝部前摆转轴5025可稳定的转动,进而带动踝部前摆减速机502运转。

请参阅图3,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,踝部前摆转轴5025与踝部侧摆组件6之间设有第三踝部前摆轴承5028;第三踝部前摆轴承5028与第二踝部前摆轴承5027分别位于踝部前摆波发生器5024的相对的两侧;第三踝部前摆轴承5028的外圈安装于踝部侧摆组件6上,踝部前摆转轴5025安装于第三踝部前摆轴承5028的内圈。第三踝部前摆轴承5028与第二踝部前摆轴承5027分别于踝部前摆波发生器5024的相对的两侧对踝部前摆转轴5025进行支撑,使得踝部前摆转轴5025两端均具有支撑结构,进一步提升踝部前摆转轴5025转动的稳定性。

可选的,可在踝部侧摆组件6上开设有安装槽,将第三踝部前摆轴承5028安装于该安装槽内,当踝部前摆转轴5025远离踝部侧摆组件6的一端被踝部前摆传动机构503(例如踝部前摆从动轮5032)施加沿踝部前摆转轴5025的径向的压力时,踝部前摆转轴5025也不易于发生沿自身径向的偏转。

请参阅图2-图3,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,踝部前摆传动机构503包括安装于踝部前摆电机501的转轴的踝部前摆主动轮5031、安装于踝部前摆转轴5025的踝部前摆从动轮5032,以及设于踝部前摆主动轮5031与踝部前摆从动轮5032之间的踝部前摆传动带5033。踝部前摆电机501的转轴转动带动踝部前摆主动轮5031转动,踝部前摆主动轮5031通过踝部前摆传动带5033带动踝部前摆从动轮5032及踝部前摆转轴5025转动,进而带动踝部前摆波发生器5024(当踝部前摆减速机502为谐波减速机时)转动,实现驱动踝部前摆减速机502运转。

可选的,当踝部前摆主动轮5031及踝部前摆从动轮5032为带轮时,上述踝部前摆传动带5033可为、皮带、平皮带、圆皮带、v带或同步带;当踝部前摆主动轮5031及踝部前摆从动轮5032为链轮时,上述踝部前摆传动带5033可为链条。

可选的,还可设置调节结构,例如安装在小腿件8上,可调节踝部前摆传动带5033的张紧程度,使得踝部前摆传动机构503的传动效率高。

于其他实施例中,上述踝部前摆传动机构503也可为齿轮组件,进而将踝部前摆电机501的转轴的转动传递至踝部前摆转轴5025。

请参阅图2-图4,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,踝关节件1802还包括与踝部侧摆组件6相连的踝部安装支架17;踝部侧摆组件6包括输出端与踝部安装支架17固定连接的踝部侧摆减速机601、与踝部侧摆减速机601的固定端相连的踝部侧摆壳体602,以及设于踝部侧摆壳体602内且与踝部侧摆减速机601传动连接的踝部侧摆电机603;踝部前摆减速机502的输出端与踝部侧摆壳体602相连。踝部侧摆组件6带动脚板9沿y轴转动的过程为:踝部侧摆电机603的转轴带动踝部侧摆减速机601运转,由于踝部侧摆减速机601的输出端与踝部安装支架17固定连接,因此踝部侧摆减速机601运转时,踝部侧摆减速机601的输出端相对踝部侧摆减速机601的固定端转动,并带动踝部安装支架17转动,脚板9与踝部安装支架17相连,因此踝部安装支架17转动时可带动脚板9转动(沿y轴)。

当踝部侧摆减速机601为谐波减速机时,踝部侧摆电机603的转轴带动踝部侧摆减速机601的踝部侧摆波发生器6014转动,踝部侧摆波发生器6014使得踝部侧摆柔轮6012发生形变,固定安装于踝部安装支架17的踝部侧摆钢轮6011与踝部侧摆柔轮6012相互作用,并使得二者发生相互转动。于此处,踝部侧摆钢轮6011(输出端)作为输出转动的部分(踝部侧摆钢轮6011便于与踝部安装支架17固定连接),踝部侧摆钢轮6011带动踝部安装支架17转动。可知,当踝部侧摆减速机601为谐波减速机时,踝部侧摆减速机601的工作原理与上述踝部前摆减速机502的工作原理类似,区别在于二者输出转动的部分不同,一个为钢轮一个为柔轮,以减速机便于安装为选择。

可以理解的是,踝部侧摆组件6的踝部侧摆电机603及踝部侧摆减速机601为集成于踝部侧摆壳体602上,可为现有技术中的舵机,还包括必备的驱动器及编码器等部件,此处不赘述。

请参阅图4,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,踝部侧摆电机603具有与踝部侧摆减速机601相连的踝部侧摆转轴6031,所述髋部侧摆转轴2031为中空轴;所述髋部侧摆组件2还包括贯穿所述髋部侧摆转轴2031及所述髋部侧摆壳体202的髋部侧摆中空走线管204。踝部侧摆电机603通过踝部侧摆转轴6031带动踝部侧摆减速机601运转(踝部侧摆减速机601为谐波减速机时,踝部侧摆转轴6031带动踝部侧摆减速机601的踝部侧摆波发生器6014转动)。踝部侧摆转轴6031为中空轴;踝部侧摆组件6还包括贯穿踝部侧摆转轴6031及踝部侧摆壳体602的踝部侧摆中空走线管604,因此线材可通过踝部侧摆中空走线管604贯穿踝部侧摆壳体602,便于髋部结构及机器人踝关节件1802及仿人机器人的腿部结构1800的布线,实现髋部结构及机器人踝关节件1802及仿人机器人腿部结构1800的紧凑化所述踝部侧摆转轴6031为中空轴;所述踝部侧摆组件6还包括贯穿所述踝部侧摆转轴6031及所述踝部侧摆壳体602的踝部侧摆中空走线管604。

请参阅图4,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,踝部安装支架17为u型架或c型架;踝部侧摆组件6安装于踝部安装支架17的内壁。踝部侧摆组件6可整体位于踝部安装支架17的内部,提升踝关节件1802的紧凑化。

请参阅图4,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,踝部侧摆组件6还包括安装于踝部安装支架17的第一踝部侧摆轴承605,以及连接于第一踝部侧摆轴承605与踝部侧摆壳体602之间的踝部侧摆连接轴606;第一踝部侧摆轴承605的外圈安装于踝部安装支架17,踝部侧摆连接轴606的一端与第一踝部侧摆轴承605的内圈相连,踝部侧摆连接轴606的另一端与踝部侧摆壳体602相连。踝部侧摆减速机601为谐波减速机;踝部侧摆减速机601包括与踝部安装支架17固定连接的踝部侧摆钢轮6011、适配于踝部侧摆钢轮6011且与踝部侧摆壳体602相连的踝部侧摆柔轮6012、支撑于踝部侧摆钢轮6011与踝部侧摆柔轮6012之间的第二踝部侧摆轴承6013,以及适配于踝部侧摆柔轮6012的踝部侧摆波发生器6014;踝部侧摆电机603具有与踝部侧摆波发生器6014相连的踝部侧摆转轴6031。也即踝部侧摆壳体602远离踝部侧摆减速机601的固定端(踝部侧摆柔轮6012)的一端通过踝部侧摆连接轴606安装于踝部安装支架17上的第一踝部侧摆轴承605,而踝部侧摆柔轮6012与踝部侧摆钢轮6011之间设有第二踝部侧摆轴承6013,因此踝部安装支架17相对的两端分别为第一踝部侧摆轴承605(直接支撑)及第二踝部侧摆轴承6013支撑(通过踝部侧摆钢轮6011的间接支撑),踝部侧摆壳体602转动时可较为稳定。

请参阅图4,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,踝部侧摆连接轴606为中空轴,以便于线材的通过,便于髋部结构及机器人踝关节件1802及仿人机器人的腿部结构1800的布线;;踝部侧摆连接轴606的内壁具有用于与踝部侧摆壳体602相连的踝部侧摆连接环6061,连接环与踝部侧摆壳体602之间通过螺钉固定连接,可提升连接的稳固性。

请参阅图2,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,踝部侧摆减速机601的轴线与踝部前摆减速机502的轴线相互垂直,实现二者转轴的正交。

请参阅图3,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,小腿件8具有第一踝部前摆支撑板801,以及与第一踝部前摆支撑板801相对且间隔设置的第二踝部前摆支撑板802(第一踝部前摆支撑板801与第二踝部前摆支撑板802凸出于小腿件8的主体);踝部侧摆组件6位于第一踝部前摆支撑板801与第二踝部前摆支撑板802之间;踝部前摆减速机502的固定端与第一踝部前摆支撑板801相连,使得踝部侧摆组件6位于小腿件8的内部,实现踝关节件1802的紧凑化。踝部前摆减速机502的踝部前摆钢轮5021通过踝部前摆壳体5026与第一踝部前摆支撑板801相连,使得踝部前摆减速机502安装于第一踝部前摆支撑板801上,因此踝部前摆柔轮5022转动时可带动踝部侧摆组件6整体前后摆动(踝部侧摆组件6及脚板9)。

请参阅图3,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,踝部侧摆壳体602上设有踝部侧摆连接法兰6021,踝部前摆减速机502的输出端(踝部前摆柔轮5022)与踝部侧摆连接法兰6021固定连接,通过螺钉即可快速将踝部侧摆连接法兰6021与踝部前摆柔轮5022固定连接。踝部侧摆壳体602的背对踝部前摆减速机502的一侧转动安装于第二踝部前摆支撑板802上,也即踝部侧摆壳体602的相对的两侧分别被第二踝部前摆支撑板802及第一踝部前摆支撑板801上的踝部前摆减速机502转动支撑,踝部侧摆壳体602及踝部侧摆组件6可较为稳定的前后摆动。

请参阅图3,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,第二踝部前摆支撑板802上安装有第四踝部前摆轴承504;第四踝部前摆轴承504的外圈安装于第二踝部前摆支撑板802(可通过轴承的内封圈及外封圈将第四踝部前摆轴承504安装),踝部侧摆壳体602的背对踝部前摆减速机502的一侧与第四踝部前摆轴承504的内圈相连。踝部侧摆壳体602通过第四踝部前摆轴承504与第二踝部前摆支撑板802转动连接,同时踝部侧摆壳体602间接通过踝部前摆减速机502的第一踝部前摆轴承5023转动安装于踝部前摆减速机502上,保证踝部侧摆壳体602安装的稳定性的同时,还实现了踝部侧摆壳体602转动的顺畅性,降低了转动的摩擦力。

请参阅图4,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,踝部侧摆壳体602与第四踝部前摆轴承504的内圈之间连接有踝部前摆连接轴505,踝部前摆连接轴505为中空轴,便于线材的通过,以便于髋部结构及机器人踝关节件1802及仿人机器人的腿部结构1800的走线。

请参阅图2-图4,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,腿部结构1800还包括脚板9,以及连接于踝部安装支架17与脚板9之间的六维力传感器11。脚板9可与踝部侧摆组件6相连,例如与踝部侧摆壳体602相连,可随着踝部侧摆组件6一起前后摆动(沿x轴转动),也可被踝部侧摆组件6驱动实现左右的侧摆(沿y轴)。可选的,脚板9可通过踝部安装支架17与踝部侧摆壳体602相连。可选的,踝部安装支架17与脚板9之间可设置六维力传感器11,以用于检测脚板9所受的压力。

请参阅图1及图5,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,膝部转动组件7包括安装于小腿件8的膝部转动壳体701、固定端与膝部转动壳体701相连的膝部转动减速机702,以及设于膝部转动壳体701内且与膝部转动减速机702传动连接的膝部转动电机703;膝部转动减速机702的输出端与大腿件4相连。膝部转动组件7带动小腿件8相对大腿件4前后摆动的过程为:膝部转动电机703带动膝部转动减速机702运转,膝部转动减速机702的固定端安装于膝部转动壳体701(也即与小腿件8相连),膝部转动减速机702的输出端与大腿件4,因此膝部转动减速机702的固定端可作为转动的输出部位,带动与其相连的小腿件8转动,实现相对大腿件4前后摆动。

请参阅图5,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,膝部转动减速机702为谐波减速机;膝部转动减速机702包括与大腿件4相连的膝部转动钢轮7021、适配于膝部转动钢轮7021且与膝部转动壳体701相连的膝部转动柔轮7022、支撑于膝部转动钢轮7021与膝部转动柔轮7022之间的第一膝部转动轴承7023,以及适配于膝部转动柔轮7022的膝部转动波发生器7024;膝部转动电机703具有与膝部转动波发生器7024相连的膝部转动转轴7031。膝部转动减速机702为谐波减速机时的运转过程为:膝部转动电机703的膝部转动转轴7031带动膝部转动波发生器7024转动,转动波发生器转动时使得膝部转动柔轮7022不断发生形变,膝部转动柔轮7022与膝部转动钢轮7021相互作用并实现二者之间的相对转动,在此处膝部转动减速机702的固定端(膝部转动柔轮7022)为输出部件,通过膝部转动壳体701带动小腿件8转动,进而实现小腿件8相对大腿件4前后摆动。

请参阅图5,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,膝部转动电机703具有与膝部转动减速机702相连的膝部转动转轴7031;膝部转动转轴7031为中空轴;膝部转动组件7还包括贯穿膝部转动壳体701及膝部转动转轴7031的膝部转动中空走线管704,线材布置于中空走线管内,可便于腿部结构1800的膝部的线材的布置,实现腿部结构1800的紧凑化。

请参阅图5,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,小腿件8具有第一膝部转动支撑板803,以及与第一膝部转动支撑板803相对且间隔设置的第二膝部转动支撑板804;第一膝部转动支撑板803与膝部转动柔轮7022相连,第二膝部转动支撑板804与膝部转动壳体701相连。因此,膝部转动组件7可设置于第一膝部转动支撑板803与第二膝部转动支撑板804之间,伸入小腿件8的内部,实现腿部结构1800的膝部的结构的紧凑化。

请参阅图5,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,大腿件4具有第三膝部转动支撑板403,以及与第三膝部转动支撑板403相对且间隔设置的第四膝部转动支撑板404;第三膝部转动支撑板403位于第一膝部转动支撑板803远离第二膝部转动支撑板804的一侧,第四膝部转动支撑板404位于第二膝部转动支撑板804远离第一膝部转动支撑板803的一侧;第三膝部转动支撑板403与膝部转动钢轮7021相连,第四膝部转动支撑板404与第二膝部转动支撑板804转动连接。也即大腿件4的第三膝部转动支撑板403和第四膝部转动支撑板404与小腿件8的第一膝部转动支撑板803和第二膝部转动支撑板804为大部分重合的状态,且将膝部转动组件7设置于该重合位置。膝部转动组件7可同时实现伸入小腿件8及大腿件4的内部,实现腿部结构1800的膝部结构的紧凑性。

请参阅图5,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,第四膝部转动支撑板404上设有第二膝部转动轴承705,第二膝部转动轴承705与第二膝部转动支撑板804之间连接有膝部转动连接轴706,第二膝部转动轴承705的外圈安装于第四膝部转动支撑板404,膝部转动连接轴706安装于第二膝部转动轴承705的内圈(膝部转动连接轴706为中空轴)。因此,小腿件8的第二膝部转动支撑板804通过第二膝部转动轴承705转动安装于大腿件4的第四膝部转动支撑板404上,小腿件8的第一膝部转动支撑板803通过第一膝部转动轴承7023转动安装于大腿件4的第三膝部转动支撑板403上,因此小腿件8转动安装于大腿件4上时,小腿件8的两端均具有轴承支撑,后续小腿件8相对大腿件4转动的过程中,转动的可较为稳定。

请参阅图6-图8,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,髋关节件1801包括髋部前摆组件1、用于驱动髋部前摆组件1侧摆的髋部侧摆组件2,以及用于驱动髋部侧摆组件2旋转的髋部旋转组件3;髋部前摆组件1包括固定安装于大腿件4的髋部前摆电机101、固定端安装于大腿件4的髋部前摆减速机102,以及设于髋部前摆电机101与髋部前摆减速机102之间的髋部前摆传动机构103;髋部前摆减速机102的输出端与髋部侧摆组件2相连。

在本申请的实施例中,髋部旋转组件3可带动髋部侧摆组件2及髋部前摆组件1沿z轴旋转,髋部侧摆组件2可带动髋部前摆组件1沿y轴旋转,髋部前摆组件1可驱动大腿件4沿x轴旋转。也即髋部旋转组件3旋转的轴线为z轴,髋部侧摆组件2旋转的轴线为y轴,髋部前摆组件1转动的轴线为x轴。进而实现髋关节件1801在x、y、z轴三个自由度的转动,可选的,x、y、z轴可为三轴正交结构,便于仿人机器人腿部结构1800步态算法的实现,也可为三轴相交但不正交,根据不同的机器人的需求进行选择。

因此仿人机器人的腿部结构1800从上之下按照“3-1-2”的自由度进行排布,上述“3”为髋关节件1801的髋部旋转组件3、髋部侧摆组件2及髋部前摆组件1提供的三个自由度;上述“1为”膝部转动组件7提供的一个自由度,上述“2”为踝关节件1802的、踝部侧摆组件6及踝部前摆组件5提供的两个自由度。进而最大程度的模仿人体腿部的运动。

髋部前摆组件1的髋部前摆减速机102与髋部前摆电机101分别安装于大腿件4不同的位置,髋部前摆减速机102与髋部前摆电机101通过髋部前摆传动机构103实现传动连接。在实现髋部前摆组件1转动的轴线与髋部侧摆组件2转动的轴线相交的情况下,只需要将髋部前摆减速机102与髋部侧摆组件2相连,髋部前摆电机101设置的位置较为灵活,可离髋部侧摆组件2具有一定的距离,而不用将髋部前摆电机101设置在髋部前摆组件1转动的轴线上,可减小髋部前摆组件1转动的轴线(x轴)上的尺寸,实现髋关节件1801也即机器人的局部结构的简化。而大腿件4作为髋关节件1801前摆的摆动件,其用于机器人时可为仿人机器人的大腿件4,足有足够的空间安装髋部前摆电机101,例如将髋部前摆电机101安装于大腿件4的内部(此时大腿件4的尺寸可不需要增大)。进而将髋部前摆组件1各个部件合理紧凑的设置,实现髋关节件1801的紧凑化,进而实现具有该髋关节件1801的腿部结构1800及仿人机器人的结构的简化。

而现有技术中将髋部前摆减速机102与髋部前摆电机101集成于一体的方式,也即髋部前摆减速机102与髋部前摆电机101集成于同一x轴上的方式,使得髋关节件1801于x轴方向的长度较大,不利于髋关节件1801的紧凑化,也不利于后续仿人机器人腿部结构1800的设计。

需要说明的是,于髋关节件1801处,减速机的固定端定义为减速机与对应驱动该减速机的电机外壳直接或间接固定相连的部分,与减速机的固定端转动连接的部分定义为减速机的输出端。例如,髋部前摆减速机102的输出端为通过大腿件4与髋部前摆电机101的外壳固定连接。需要理解的是,输出端不一定为输出转动的部位,固定端不一定为固定的位置。最终使得被减速机带动至转动的外部结构,可由减速机的输出端或固定端完成。

需要说明的是,本申请中,髋部前摆组件1只是便于命名,髋部前摆组件1并不局限于前摆,其在沿x轴旋转时可实现前后摆动。

请参阅图7,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,髋部前摆减速机102为谐波减速机,髋部前摆减速机102包括与大腿件4固定连接的髋部前摆钢轮1021、适配于髋部前摆钢轮1021且与髋部侧摆组件2相连的髋部前摆柔轮1022、支撑于髋部前摆钢轮1021与髋部前摆柔轮1022之间的第一髋部前摆轴承1023、适配于髋部前摆柔轮1022的髋部前摆波发生器1024,以及与髋部前摆波发生器1024相连的髋部前摆转轴1025;髋部前摆转轴1025与髋部前摆传动机构103相连。

于本实施例中,髋部前摆减速机102为谐波减速机,髋部前摆电机101通过髋部前摆传动机构103带动髋部前摆减速机102的髋部前摆转轴1025转动,髋部前摆转轴1025带动髋部前摆波发生器1024转动,髋部前摆波发生器1024使得髋部前摆柔轮1022发生形变,在髋部前摆波发生器1024转动的过程中,髋部前摆柔轮1022与髋部前摆钢轮1021不断的发生相互作用,并发生相互转动,最终以髋部前摆钢轮1021作为谐波减速机输出转动的部分,带动大腿件4发生以x轴为转动轴线的转动运动,实现大腿件4(大腿件4作为大腿件4时)的前后摆动。由于以髋部前摆钢轮1021作为谐波减速机输出转动的部分,因此将髋部前摆钢轮1021与大腿件4相连时(可为直接相连,也可为间接相连),可从大腿件4的外侧直接安装连接件(例如螺钉或销钉)贯穿大腿件4及髋部前摆钢轮1021支线连接,便于操作。

可以理解的是,于其他实施例中,髋部前摆减速机102为谐波减速机时,也可将髋部前摆柔轮1022作为谐波减速机输出转动的部分,带动大腿件4发生以x轴为转动轴线的转动运动,实现大腿件4(大腿件4作为大腿件4时)的前后摆动。

请参阅图7,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,髋部前摆减速机102还包括固定连接于大腿件4与髋部前摆钢轮1021之间的髋部前摆壳体1026,髋部前摆钢轮1021通过髋部前摆壳体1026与大腿件4固定连接;髋部前摆壳体1026与髋部前摆转轴1025之间设有第二髋部前摆轴承1027;第二髋部前摆轴承1027的外圈安装于髋部前摆壳体1026,髋部前摆转轴1025安装于第二髋部前摆轴承1027的内圈。髋部前摆电机101通过髋部前摆传动机构103带动髋部前摆减速机102的髋部前摆转轴1025转动时,第二髋部前摆轴承1027可对髋部前摆转轴1025提供较好的支撑,髋部前摆转轴1025可稳定的转动,进而带动髋部前摆减速机102运转。

请参阅图7,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,髋部前摆转轴1025与髋部侧摆组件2之间设有第三髋部前摆轴承1028;第三髋部前摆轴承1028与第二髋部前摆轴承1027分别位于髋部前摆波发生器1024的相对的两侧;第三髋部前摆轴承1028的外圈安装于髋部侧摆组件2上,髋部前摆转轴1025安装于第三髋部前摆轴承1028的内圈。第三髋部前摆轴承1028与第二髋部前摆轴承1027分别于髋部前摆波发生器1024的相对的两侧对髋部前摆转轴1025进行支撑,使得髋部前摆转轴1025两端均具有支撑结构,进一步提升髋部前摆转轴1025转动的稳定性。

可选的,可在髋部侧摆组件2上开设有安装槽(例如髋部侧摆壳体202上),将第三髋部前摆轴承1028安装于该安装槽内,当髋部前摆转轴1025远离髋部侧摆组件2的一端被髋部前摆传动机构103(例如髋部前摆从动轮1032)施加沿髋部前摆转轴1025的径向的压力时,髋部前摆转轴1025也不易于发生沿自身径向的偏转。

请参阅图7,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,髋部前摆传动机构103包括安装于髋部前摆电机101的转轴的髋部前摆主动轮1031、安装于髋部前摆转轴1025的髋部前摆从动轮1032,以及设于髋部前摆主动轮1031与髋部前摆从动轮1032之间的髋部前摆传动带1033。髋部前摆电机101的转轴转动带动髋部前摆主动轮1031转动,髋部前摆主动轮1031通过髋部前摆传动带1033带动髋部前摆从动轮1032及髋部前摆转轴1025转动,进而带动髋部前摆波发生器1024(当髋部前摆减速机102为谐波减速机时)转动,实现驱动髋部前摆减速机102运转。

可选的,当髋部前摆主动轮1031及髋部前摆从动轮1032为带轮时,上述髋部前摆传动带1033可为、皮带、平皮带、圆皮带、v带或同步带;当髋部前摆主动轮1031及髋部前摆从动轮1032为链轮时,上述髋部前摆传动带1033可为链条。

可选的,还可设置调节结构,例如安装在大腿件4上,可调节髋部前摆传动带1033的张紧程度,使得髋部前摆传动机构103的传动效率高。

于其他实施例中,上述髋部前摆传动机构103也可为齿轮组件,进而将髋部前摆电机101的转轴的转动传递至髋部前摆转轴1025。

请参阅图6及图8,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,髋部旋转组件3与髋部侧摆组件2之间设有髋部安装支架10;髋部侧摆组件2包括输出端与髋部安装支架10固定连接的髋部侧摆减速机201、与髋部侧摆减速机201的固定端相连的髋部侧摆壳体202,以及设于髋部侧摆壳体202内且与髋部侧摆减速机201传动连接的髋部侧摆电机203;髋部前摆减速机102的输出端与髋部侧摆壳体202相连。髋部侧摆组件2带动髋部前摆组件1沿y轴转动的过程为:髋部侧摆电机203的转轴带动髋部侧摆减速机201运转,由于髋部侧摆减速机201的输出端与髋部安装支架10固定连接,因此髋部侧摆减速机201运转时,髋部侧摆减速机201的固定端相对髋部侧摆减速机201的输出端转动,并带动髋部侧摆壳体202转动,由于髋部前摆减速机102的输出端与髋部侧摆壳体202相连,因此髋部侧摆壳体202转动时可带动髋部前摆组件1转动(沿y轴)。

当髋部侧摆减速机201为谐波减速机时,髋部侧摆电机203的转轴带动髋部侧摆减速机201的髋部侧摆波发生器2014转动,髋部侧摆波发生器2014使得髋部侧摆柔轮2012发生形变,固定安装于髋部安装支架10的髋部侧摆钢轮2011与髋部侧摆柔轮2012相互作用,并使得二者发生相互转动。于此处,髋部侧摆柔轮2012作为输出转动的部分(髋部侧摆钢轮2011便于与髋部安装支架10固定连接),髋部侧摆柔轮2012带动髋部侧摆壳体202转动。可知,当髋部侧摆减速机201为谐波减速机时,髋部侧摆减速机201的工作原理与上述髋部前摆减速机102的工作原理类似,区别在于二者输出转动的部分不同,一个为钢轮一个为柔轮,以减速机便于安装为选择。

可以理解的是,髋部侧摆组件2的髋部侧摆电机203及髋部侧摆减速机201为集成于髋部侧摆壳体202上,可为现有技术中的舵机,还包括必备的驱动器及编码器等部件,此处不赘述。

请参阅图8,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,髋部侧摆电机203具有与髋部侧摆减速机201相连的髋部侧摆转轴2031,所述髋部侧摆转轴2031为中空轴;所述髋部侧摆组件2还包括贯穿所述髋部侧摆转轴2031及所述髋部侧摆壳体202的髋部侧摆中空走线管204。髋部侧摆电机203通过髋部侧摆转轴2031带动髋部侧摆减速机201运转(髋部侧摆减速机201为谐波减速机时,髋部侧摆转轴2031带动髋部侧摆减速机201的髋部侧摆波发生器2014转动)。髋部侧摆转轴2031为中空轴;髋部侧摆组件2还包括贯穿髋部侧摆转轴2031及髋部侧摆壳体202的髋部侧摆中空走线管204,因此线材可通过髋部侧摆中空走线管204贯穿髋部侧摆壳体202,便于髋部结构及机器人髋关节件1801及仿人机器人的布线,实现髋部结构及机器人髋关节件1801及仿人机器人结构的紧凑化所述髋部侧摆转轴2031为中空轴;所述髋部侧摆组件2还包括贯穿所述髋部侧摆转轴2031及所述髋部侧摆壳体202的髋部侧摆中空走线管204。

请参阅图8及图10,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,髋部安装支架10为u型架或c型架;髋部侧摆组件2安装于髋部安装支架10的内壁,髋部侧摆组件2可整体位于髋部安装支架10的内部,提升髋关节件1801的紧凑化。

请参阅图8,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,髋部侧摆组件2还包括安装于髋部安装支架10的第一髋部侧摆轴承205,以及连接于第一髋部侧摆轴承205与髋部侧摆壳体202之间的髋部侧摆连接轴206;第一髋部侧摆轴承205的外圈安装于髋部安装支架10,髋部侧摆连接轴206的一端与第一髋部侧摆轴承205的内圈相连,髋部侧摆连接轴206的另一端与髋部侧摆壳体202相连。髋部侧摆减速机201为谐波减速机;髋部侧摆减速机201包括与髋部安装支架10固定连接的髋部侧摆钢轮2011、适配于髋部侧摆钢轮2011且与髋部侧摆壳体202相连的髋部侧摆柔轮2012、支撑于髋部侧摆钢轮2011与髋部侧摆柔轮2012之间的第二髋部侧摆轴承2013,以及适配于髋部侧摆柔轮2012的髋部侧摆波发生器2014;髋部侧摆电机203具有与髋部侧摆波发生器2014相连的髋部侧摆转轴2031。也即髋部侧摆壳体202远离髋部侧摆减速机201的固定端(髋部侧摆柔轮2012)的一端通过髋部侧摆连接轴206安装于髋部安装支架10上的第一髋部侧摆轴承205,而髋部侧摆柔轮2012与髋部侧摆钢轮2011之间设有第二髋部侧摆轴承2013,因此髋部侧摆壳体202相对的两端分别为第一髋部侧摆轴承205及第二髋部侧摆轴承2013支撑,髋部侧摆壳体202转动时可较为稳定。

请参阅图8及图10,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,髋部侧摆连接轴206为中空轴,以便于线材的通过,便于髋部结构及机器人髋关节件1801及仿人机器人的布线;髋部侧摆连接轴206的内壁具有用于与髋部侧摆壳体202相连的髋部侧摆连接环2061,连接环与髋部侧摆壳体202之间通过螺钉固定连接,可提升连接的稳固性;所述髋部侧摆连接轴206的内壁具有用于与所述髋部侧摆壳体202相连的髋部侧摆连接环2061。

可选的,在一个实施例中,上述中空的髋部侧摆连接轴206与髋部侧摆中空走线管204相连通,便于线材完全穿过髋部侧摆组件2,便于布线,进一步实现髋部结构及机器人髋关节件1801及仿人机器人结构的紧凑度。可选的,中空的髋部侧摆连接轴206与髋部侧摆中空走线管204可为同轴设置,布线后线材不易于变形。

在一个实施例中,髋部侧摆减速机201的轴线与髋部前摆减速机102的轴线相互垂直,实现二者转轴的正交。

请参阅图7-图9,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,大腿件4具有第一髋部前摆支撑板401,以及与第一髋部前摆支撑板401相对且间隔设置的第二髋部前摆支撑板402(第一髋部前摆支撑板401与第二髋部前摆支撑板402凸出于大腿件4的主体);髋部侧摆组件2位于第一髋部前摆支撑板401与第二髋部前摆支撑板402之间;髋部前摆减速机102的固定端与第一髋部前摆支撑板401相连,使得髋部侧摆组件2位于大腿件4的内部,实现髋关节件1801的紧凑化。髋部前摆减速机102的髋部前摆钢轮1021通过髋部前摆壳体1026与第一髋部前摆支撑板401相连,因此髋部前摆钢轮1021转动时可通过第一髋部前摆支撑板401带动大腿件4整体前后摆动(大腿件4的主体、第一髋部前摆支撑板401及第二髋部前摆支撑板402)。

请参阅图7,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,髋部侧摆壳体202上设有髋部侧摆连接法兰2021,髋部前摆减速机102的输出端(髋部前摆柔轮1022)与髋部侧摆连接法兰2021固定连接,通过螺钉即可快速将髋部侧摆连接法兰2021与髋部前摆柔轮1022固定连接。,髋部侧摆壳体202的背对髋部前摆减速机102的一侧转动安装于第二髋部前摆支撑板402上,也即髋部侧摆壳体202的相对的两侧分别被第二髋部前摆支撑板402及第一髋部前摆支撑板401上的髋部前摆减速机102转动支撑,大腿件4可较为稳定的相对髋部侧摆壳体202转动。

请参阅图7,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,第二髋部前摆支撑板402上安装有第四髋部前摆轴承104;第四髋部前摆轴承104的外圈安装于第二髋部前摆支撑板402(可通过轴承的内封圈及外封圈将第四髋部前摆轴承104安装),髋部侧摆壳体202的背对髋部前摆减速机102的一侧与第四髋部前摆轴承104的内圈相连。髋部侧摆壳体202通过第四髋部前摆轴承104与第二髋部前摆支撑板402转动连接,同时髋部侧摆壳体202间接通过髋部前摆减速机102的第一髋部前摆轴承1023转动安装于髋部前摆减速机102上,保证髋部侧摆壳体202安装的稳定性的同时,还实现了髋部侧摆壳体202转动的顺畅性,降低了转动的摩擦力。

请参阅图7,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,髋部侧摆壳体202与第四髋部前摆轴承104的内圈之间连接有髋部前摆连接轴105,髋部前摆连接轴105为中空轴,便于线材的通过,以便于髋部结构及机器人髋关节件1801及仿人机器人的走线。

请参阅图8,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,髋部旋转组件3与髋部侧摆组件2之间设有髋部安装支架10;髋部旋转组件3包括髋部旋转壳体301、固定端与髋部旋转壳体301相连的髋部旋转减速机302,以及设于髋部旋转壳体301内且与髋部旋转减速机302传动连接的髋部旋转电机303;髋部安装支架10与髋部旋转减速机302的输出端固定连接。髋部旋转电机303带动髋部旋转减速机302运转,髋部旋转减速机302带动髋部安装支架10旋转(以z轴为轴)。

请参阅图8,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,髋部旋转电机303具有与髋部旋转减速机302相连的髋部旋转转轴3031(当髋部旋转减速机302为谐波减速机时,髋部旋转转轴3031与髋部旋转波发生器3024相连),髋部旋转转轴3031为中空轴;髋部旋转组件3还包括贯穿髋部旋转转轴3031及髋部旋转壳体301的髋部旋转中空走线管304,便于线材的通过,因此线材可贯穿髋部旋转组件3,使得髋部旋转组件3处的线材布置更为紧凑,可简化髋部结构及机器人髋关节件1801及仿人机器人的腿部结构1800。

请参阅图8,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,髋部旋转减速机302为谐波减速机;髋部旋转减速机302包括与髋部安装支架10固定连接的髋部旋转钢轮3021、适配于髋部旋转钢轮3021且与髋部旋转壳体301相连的髋部旋转柔轮3022、支撑于髋部旋转钢轮3021与髋部旋转柔轮3022之间的第一髋部旋转轴承3023,以及适配于髋部旋转柔轮3022的髋部旋转波发生器3024;髋部旋转电机303具有与髋部旋转波发生器3024相连的髋部旋转转轴3031。髋部旋转减速机302为谐波减速机时,与上述髋部前摆减速机102为谐波减速机时的工作原理相同,此处不再赘述。

请参阅图6,作为本申请提供的腿部结构1800的另一种具体实施方式,髋部前摆组件1转动的轴线与髋部侧摆组件2转动的轴线相互垂直,髋部前摆组件1转动的轴线与髋部旋转组件3转动的轴线相互垂直,髋部侧摆组件2转动的轴线与髋部旋转组件3转动的轴线相互垂直。髋部旋转组件3旋转的轴线为z轴,髋部侧摆组件2旋转的轴线为y轴,髋部前摆组件1转动的轴线为x轴。进而实现髋关节件1801在x、y、z轴为三轴正交结构。

如图11所示,本申请实施例提出了一种24.仿人机器人,其特征在于,包括如权利要求1-21上述任一项实施例中的腿部结构1800。由于髋关节件1801及踝关节件1802的结构更为紧凑,且在x轴方向的长度减小,使得仿人机器人的髋部结构及踝部结构更为紧凑,便于仿人机器人的结构设计。

示例的,仿人机器人可包括头部组件12、上身组件13、左臂组件14、右臂组件15、腰部组件16,以及两个上述实施例中的腿部结构1800(分别为左腿和右腿)。头部组件12、左臂组件14及右臂组件15安装在上身组件13上,上身组件13、两个上述实施例中的腿部结构1800安装于腰部组件16上,从而构成仿人机器人的整体结构。

显然,本申请的上述实施例仅仅是为了清楚说明本申请所作的举例,而并非是对本申请的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本申请权利要求的保护范围之内。

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