一种两足机器人的机械结构的制作方法

本实用新型涉及一种机械结构，具体涉及一种两足机器人的机械结构，属于娱乐型机器人机械结构技术领域。

背景技术：

两足机器人是模拟人类用两条腿走路的机器人，两足步行机器人比一般移动机器人灵活性强、机动性好，适于在凸凹不平或有障碍的地面行走作业。随着技术发展，各类机器人被应用到越来越多的场景中。除工业用机器人外，各类娱乐型机器人因可像人、动物甚至是科幻小说或动漫中的虚拟生物而被广泛应用于观赏、娱乐等领域。

目前，娱乐型两足机器人均具备与人类相似的头部、双臂、双腿、躯干等外部特征，但上述外部特征已不能满足人们更高层次的娱乐需求，需具备与真人相似的嘴巴开合、摇头、摆臂、迈步等动作特征，但现有的两足机器人结构较简单，因此，如何设计或研发一种两足机器人的机械结构，实现两足机器人头部及四肢的灵活运动，就成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供一种两足机器人的机械结构，结构紧凑、简单，实现了机器人头部及四肢地灵活运动，达到了行走自由的功能目标且行走稳定性佳。

本实用新型的目的，将通过以下技术方案得以实现：

本实用新型揭示了一种两足机器人的机械结构，包括内设有动力源马达的躯体框架，设置在所述躯体框架顶、底部的头部装置、下肢装置，以及设置在所述躯体框架两侧的上肢装置；所述头部装置内设置有控制头部摆动、嘴部张合的头部连动杆机构及相对设置在所述头部连动杆机构两端的连杆凸轮机构，所述躯体框架内设置有用于传递、转换运动的轮系机构，所述下肢装置内设置有控制腿部迈步（弯曲、前进）的下半身连杆机构及限制腿部迈步幅度的下半身摆杆限位件，所述上肢装置内设置有控制手臂摆动的手臂连杆机构及限制手臂摆动幅度的手臂摆杆限位件。

进一步地，所述连杆凸轮机构包括头部盘形凸轮及与所述头部盘形凸轮线接触的从动杆，所述从动杆的端部铰接有连杆机构；所述连杆机构包括头部第一连杆，所述头部第一连杆的顶端铰接于头部固定杆的中部、底端与头部第三连杆的一端相铰接，所述头部第三连杆的另一端铰接于头部第四连杆的端部，所述头部第四连杆上铰接有头部第二连杆。

进一步地，所述从动杆的一端与所述头部盘形凸轮线接触、另一端与所述头部第三连杆相铰接。

进一步地，所述头部连动杆机构包括平行设置的头部第一连动杆、头部第二连动杆和头部第三连动杆，所述头部第一连动杆设置在所述头部第三连杆与所述头部第四连杆的两相对铰接处之间，所述头部第二连动杆设置在两所述头部第二连杆的对应端部之间，所述头部第三连动杆设置在两所述头部盘形凸轮的旋转中心之间。

进一步地，所述躯体框架包括上半身支架、下半身支架及设置在二者之间的过渡支架，所述上半身支架的下方穿设有上半身旋转轴，所述上半身旋转轴的两端连接有所述手臂连杆机构，所述上半身支架的底部两端均连接有手臂摆杆连接件支架，所述手臂摆杆限位件固定设置在所述手臂摆杆连接件支架的端部；所述下半身支架的底部穿设有下半身旋转轴，所述下半身旋转轴的两端通过支架固定件固定斜对称连接有所述下半身连杆机构。

进一步地，所述手臂连杆机构包括设置在所述上半身旋转轴端部的上半身连杆，所述上半身连杆通过手臂摆杆连接件与手臂摆杆相连接，所述手臂摆杆限位件套设在所述手臂摆杆上。

进一步地，所述下半身连杆机构包括竖直平行设置的下半身第一连杆、下半身第二连杆和下半身摆杆，所述下半身第一连杆的一端连接在所述下半身旋转轴的端部、另一端连接在所述支架固定件上，所述下半身支架的两侧均设置有下半身第二连杆限位件支架和固设在所述下半身第二连杆限位件支架端部的下半身连杆限位件，所述下半身第二连杆的一端穿设于所述下半身连杆限位件中、另一端连接在所述支架固定件上；所述下半身摆杆限位件连接在所述下半身支架的底部两端并套设在所述下半身摆杆上，所述下半身摆杆的一端通过下半身摆杆连接件与所述下半身第二连杆固定连接、另一端连接在所述支架固定件上。

进一步地，所述轮系机构包括从上至下依次啮合设置的第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮、第七齿轮、第八齿轮、第九齿轮和第十齿轮，所述第一齿轮、所述第二齿轮和所述第三齿轮设置在所述上半身支架上，且所述第一齿轮的旋转中心与所述头部盘形凸轮的旋转中心相重合，所述第四齿轮穿设在所述上半身旋转轴上，所述第五齿轮穿设在所述手臂摆杆连接件支架上，所述第六齿轮、所述第七齿轮和所述第八齿轮设置在所述过渡支架上，所述第九齿轮和所述第十齿轮设置在所述下半身支架上。

进一步地，所述动力源马达21与内置于机器人壳体中的供电电池电性连接。

进一步地，所述供电电池为锂聚合物电池、锂离子电池、石墨烯电池或镍铬电池。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下的优点：

本实用新型提供的两足机器人的机械结构，结构紧凑、简单，不仅降低了两足机器人的整体重量和制作成本，还完成了机器人头部及四肢地灵活运动，实现了两足机器人地独立行走，达到了行走自由的功能目标且行走稳定性佳。

附图说明

通过阅读下文具体实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出具体实施方式的目的，而并不认为是对实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的结构主视图；

图2是本实用新型的结构侧视图；

其中：11、头部第一连动杆；12、头部第二连动杆；13、头部第三连动杆；14、头部固定杆；21、头部第一连杆；22、头部第二连杆；23、头部第三连杆；24、头部第四连杆；25、头部盘形凸轮；26、从动杆；31、上半身支架；32、过渡支架；33、下半身支架；34、上半身旋转轴；35、手臂摆杆连接件支架；36、手臂摆杆限位件；37、下半身旋转轴支架；38、支架固定件；39、马达槽；41、第一齿轮；42、第二齿轮；43、第三齿轮；44、第四齿轮；45、第五齿轮；46、第六齿轮；47、第七齿轮；48、第八齿轮；49、第九齿轮；40、第十齿轮；50、上半身连杆；51、手臂摆杆连接件；52、手臂摆杆；60、下半身摆杆限位件；61、下半身第一连杆；62、下半身第二连杆；63、下半身摆杆；64、下半身第二连杆限位件支架；65、下半身连杆限位件；66、下半身摆杆连接件。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。所述实施例的示例在附图中示出，在下述本实用新型的实施方式中描述的具体的实施例仅作为本实用新型的具体实施方式的示例性说明，旨在用于解释本实用新型，而不构成为对本实用新型的限制。

本实用新型揭示了一种两足机器人的机械结构，如图1-2所示，包括躯体框架、设置在所述躯体框架顶部的头部装置、设置在所述躯体框架底部的下肢装置，以及设置在所述躯体框架两侧的上肢装置。

如图1所示，所述头部装置10内设置有控制头部摆动、嘴部张合的头部连动杆机构，所述头部连动杆机构的两端相对设置有一组连杆凸轮机构。如图2所示，所述连杆凸轮机构包括头部盘形凸轮25及与所述头部盘形凸轮25线接触的从动杆26，所述从动杆26的端部铰接有连杆机构。所述连杆机构包括头部第一连杆21，所述头部第一连杆21的顶端铰接于头部固定杆14的中部，所述头部第一连杆21的底端与头部第三连杆23的一端相铰接，同时，所述头部第三连杆23的另一端铰接于头部第四连杆24的端部，所述头部第四连杆24上铰接有头部第二连杆22。

图1中示出，所述头部连动杆机构包括平行设置的头部第一连动杆11、头部第二连动杆12和头部第三连动杆13，所述头部第一连动杆11设置在所述头部第三连杆23与所述头部第四连杆24的两相对铰接处之间，所述头部第二连动杆12设置在两所述头部第二连杆22的对应端部之间，所述头部第三连动杆13设置在两所述头部盘形凸轮25的旋转中心之间。

进一步地，如图2所示，所述从动杆26的一端与所述头部盘形凸轮25线接触、另一端与所述头部第三连杆23相铰接。

进一步地，如图1所示，所述躯体框架包括上半身支架31、下半身支架33及设置在所述上半身支架31和所述下半身支架33之间的过渡支架32。所述上半身支架31的下方穿设有上半身旋转轴34，所述上半身旋转轴34的两端连接有手臂连杆机构，所述上半身支架31的底部两端均连接有手臂摆杆连接件支架35，手臂摆杆限位件36固定设置在所述手臂摆杆连接件支架35的端部；所述下半身支架33的底部穿设有下半身旋转轴37，所述下半身旋转轴的两端通过支架固定件38固定斜对称连接有下半身连杆机构。

如图2所示，所述躯体框架内设置有用于传递、转换运动的轮系机构。所述轮系机构包括从上至下依次啮合设置的第一齿轮41、第二齿轮42、第三齿轮43、第四齿轮44、第五齿轮45、第六齿轮46、第七齿轮47、第八齿轮48、第九齿轮49和第十齿轮40，所述第一齿轮41、所述第二齿轮42和所述第三齿轮43设置在所述上半身支架31的中线上，且所述第一齿轮41的旋转中心与所述头部盘形凸轮25的旋转中心相重合，所述第四齿轮44穿设在所述上半身旋转轴34上，所述第五齿轮45穿设在所述手臂摆杆连接件支架35上，所述第六齿轮46、所述第七齿轮47和所述第八齿轮48设置在所述过渡支架32的中线上，所述第八齿轮48安装在所述动力源马达的输出轴上，所述第九齿轮49和所述第十齿轮40设置在所述下半身支架33的中线上。

如图1-2所示，所述上肢装置内设置有控制手臂摆动的手臂连杆机构及限制手臂摆动幅度的手臂摆杆限位件36。进一步地，所述手臂连杆机构包括设置在所述上半身旋转轴34端部的上半身连杆50，所述上半身连杆50通过手臂摆杆连接件51与手臂摆杆52相连接，所述手臂摆杆限位件36套设在所述手臂摆杆52上。

如图1-2所示，所述下肢装置内设置有控制腿部迈步（包括腿部弯曲、迈步前进）的下半身连杆机构及限制腿部迈步幅度的下半身摆杆限位件60。进一步地，所述下半身连杆机构包括竖直平行设置的下半身第一连杆61、下半身第二连杆62和下半身摆杆63，所述下半身第一连杆61的一端连接在所述下半身旋转轴37的端部、另一端连接在所述支架固定件38上。所述下半身支架33的两侧均设置有下半身第二连杆限位件支架64和固定设置在所述下半身第二连杆限位件支架64端部的下半身连杆限位件65。所述下半身第二连杆62的一端穿设于所述下半身连杆限位件65中、另一端连接在所述支架固定件38上。所述下半身摆杆限位件60连接在所述下半身支架33的底部两端并套设在所述下半身摆杆63上，所述下半身摆杆63的一端通过下半身摆杆连接件66与所述下半身第二连杆62固定连接、另一端连接在所述支架固定件38上。

如图1所示，所述躯体框架内开设有用于安装动力源马达的马达槽39，动力源马达为两足机器人及其机械结构提供持续的动力源输出，所述动力源马达与内置于机器人壳体中的供电电池电性连接，进一步地，所述供电电池为锂聚合物电池、锂离子电池、石墨烯电池或镍铬电池。

动力源马达驱动躯体框架内的轮系机构运转，并通过轮系机构将运动传递给头部和上肢装置、下肢装置，完成机器人头部及四肢地灵活运动，可实现两足机器人地独立行走。轮系机构带动头部盘形凸轮25转动，并驱动连杆机构和头部连动杆机构运转，将头部盘形凸轮的圆周运动转变成连杆机构、头部连动杆机构的往复摆动，从而实现机器人的头部摆动和嘴部开合；轮系机构将运动传递给手臂连杆机构，以实现手臂的摆动，同时，为了控制手臂的摆动幅度，在手臂连杆机构上设置有手臂摆杆限位件；轮系机构将运动传递给下半身连杆机构，以实现腿部的弯曲及前进，为了控制腿部迈步幅度，在下半身连杆机构上设置有下半身摆杆限位件。下半身摆杆限位件及手臂摆杆限位件的设置了，提高了两足机器人的行走稳定性。

综上所述，本实用新型提供的两足机器人的机械结构，结构紧凑、简单，不仅降低了两足机器人的整体重量和制作成本，还完成了机器人头部及四肢地灵活运动，实现了两足机器人地独立行走，达到了行走自由的功能目标且行走稳定性佳。

应该注意的是，上述实施例是对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。因此，应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。在权利要求中，单词“包括”不排除存在未列在权利要求中的数据或步骤。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

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