CN110202593A - 能够实现双足直立行走的拟人机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能够实现双足直立行走的拟人机器人，包括躯干骨架、腰部、右腿、左腿，腰部通过腰部旋转平台连接躯干骨架，腰部的左右两侧分别通过双自由度髋关节连接左腿和右腿；躯干骨架的下部固定连接腰部的腰部旋转平台，通过腰部旋转机构带动腰部旋转平台旋转，从而能够带动躯干骨架绕Z轴旋转，实现腰部Z轴旋转自由度；髋关节的X轴驱动电机通过髋关节直齿轮组带动髋关节球绕X轴旋转，实现髋关节X轴旋转自由度；Y轴驱动电机通过锥齿轮副实现由X轴旋转至Y轴旋转的垂直换向，并通过行星轮减速机构带动末端连接法兰绕Y轴旋转，实现髋关节Y轴旋转自由度。本发明的13个自由度能够使机器人的直立行走姿态高度模仿人类的动作。
Description
技术领域
本发明涉及一种拟人机器人，具体涉及一种能够实现双足直立行走的拟人机器人。
背景技术
随着技术的飞速发展，拟人机器人代表了机器人领域中的最高水平。由于拟人机器人能够模仿人类的动作，因此其可以真正代替人类去完成各种工作，如在高危、高温的工作环境中工作，以彻底改变人类的工作和生活方式。
要使拟人机器人真正代替人类完成工作，双足直立行走是提高人型程度的基础。对于身高30cm左右的拟人机器人来说，双足直立行走相对比较容易实现，因为小型机器人的体重轻，运动灵活。但是，这种小型机器人只能作为玩具，属于玩具级机器人，不能真正完成人类的动作而代替人类去工作。
为了能够代替人类，机器人的身高必须达到60cm以上，而60cm以上的机器人不能直接采用小型机器人的结构，尤其是身体各关节结构。由于机器人关节的主要任务是完成旋转动作，包括如绕X轴方向的旋转，绕Y轴方向的旋转以及绕Z轴方向的旋转。玩具级机器人关节的旋转动作一般采用舵机完成，舵机的优点是控制精度高，但却只具有一个自由度。而人体各关节至少有两个自由度，这就需要在同一关节处使用两个甚至三个舵机，由于舵机是独立于机器人的身体骨架的，舵机的个数增加，必然导致关节的长度增大，身体的刚度则随之变差。为保持机器人身体的稳定性，只能增大舵机的功率，舵机本身的尺寸随之增大，又进一步导致关节变得更长，身体的刚度更差。
因此，目前市场上身高高于60cm的人型智能机器人还属于空白。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够实现双足直立行走的拟人机器人，它可以在60cm以上的身高条件下实现双足直立行走。
为解决上述技术问题，本发明能够实现双足直立行走的拟人机器人的技术解决方案为：
包括躯干骨架1、腰部2、右腿3、左腿4，腰部2通过腰部旋转平台5连接躯干骨架1，腰部2的左右两侧分别通过双自由度髋关节连接左腿3和右腿4；所述躯干骨架1的下部固定连接腰部2的腰部旋转平台5，通过腰部旋转机构带动腰部旋转平台5旋转，从而能够带动躯干骨架1绕Z轴旋转，实现腰部Z轴旋转自由度；所述双自由度髋关节的髋关节齿轮箱壳6-3固定连接腰部2的腰部壳体2-1，以实现双自由度髋关节与腰部2的固定连接；双自由度髋关节的X轴驱动电机6-7通过髋关节直齿轮组6-5带动髋关节球6-1绕X轴旋转，实现髋关节X轴旋转自由度；Y轴驱动电机6-8通过锥齿轮副实现由X轴旋转至Y轴旋转的垂直换向，并通过行星轮减速机构6-4带动末端连接法兰6-4-8绕Y轴旋转，实现髋关节Y轴旋转自由度；所述双自由度髋关节的末端连接法兰6-4-8作为髋关节的Y向输出端，固定连接大腿的大腿Z轴旋转主结构件8-2上端，以实现双自由度髋关节与大腿的固定连接；大腿具有上段Z轴旋转自由度和下段Z轴旋转自由度；所述大腿下端与小腿上端活动连接，形成膝关节X轴旋转自由度；所述小腿下端与踝关节活动连接，形成踝关节X轴旋转自由度；所述踝关节的踝关节齿轮箱体10-1内设置有踝关节Y轴驱动机构，踝关节Y轴驱动机构的输出齿轮与后跟末端齿轮件10-5的齿轮部相啮合；后跟末端齿轮件10-5的支架部固定连接脚掌；踝关节Y轴驱动机构带动后跟末端齿轮件10-5绕齿轮回转中心旋转，从而实现后跟末端齿轮件10-5与踝关节齿轮箱体10-1之间绕Y轴的相对旋转运动，实现踝关节Y轴旋转自由度。
在另一实施例中，所述腰部2包括腰部壳体2-1，腰部壳体2-1的顶部活动设置所述腰部旋转平台5；腰部旋转平台5固定连接腰部直齿轮组19的输出齿轮，腰部直齿轮组19的输入端连接腰部旋转驱动电机21；腰部旋转驱动电机21通过腰部直齿轮组19能够带动腰部旋转平台5绕Z轴旋转。
在另一实施例中，所述腰部旋转平台5的末端连接旋转平台滑销22，旋转平台滑销22上开设有滑槽22-3，腰部旋转平台5的末端形成有滑片5-4；腰部旋转平台5的滑片5-4与旋转平台滑销(22)的滑槽22-3相配合；所述腰部旋转平台5的滑片5-4的外缘和旋转平台滑销22的滑槽22-3的内缘分别形成有沿径向突出的周向运动限位块；所述旋转平台滑销22的侧部形成装配开口。
在另一实施例中，所述双自由度髋关节包括髋关节球6-1，髋关节球6-1沿X轴固定连接髋关节直齿轮组6-5的髋关节X向末端大齿轮6-5-4，髋关节直齿轮组6-5的输入端连接X轴驱动电机6-7；髋关节直齿轮组6-5设置于所述髋关节齿轮箱壳6-3内，髋关节齿轮箱壳6-3空套于髋关节球6-1上；X轴驱动电机6-7通过髋关节直齿轮组6-5带动髋关节球6-1相对于髋关节齿轮箱壳6-3绕X轴旋转，使所述双自由度髋关节实现绕X轴的旋转自由度；所述髋关节球6-1固定连接Y轴驱动电机6-8；Y轴驱动电机6-8的输出轴通过锥齿轮副连接行星轮减速机构6-4，行星轮减速机构6-4的末端连接法兰6-4-8作为所述双自由度髋关节的Y向输出端；Y轴驱动电机6-8通过锥齿轮副带动行星轮减速机构6-4的末端连接法兰6-4-8绕Y轴旋转，使所述双自由度髋关节实现绕Y轴的旋转自由度。
在另一实施例中，所述大腿包括大腿Z轴旋转主结构件8-2，大腿Z轴旋转主结构件8-2的下部固定套设有大腿输出齿轮8-3，大腿输出齿轮8-3通过大腿Z轴齿轮组8-7连接大腿驱动电机8-8；所述大腿输出齿轮8-3设置于大腿齿轮箱体8-4内；大腿齿轮箱体8-4的上端空套于大腿Z轴旋转主结构件8-2的下部，大腿齿轮箱体8-4的下端固定连接大腿骨架8-10的上端；大腿驱动电机8-8通过大腿直齿轮组8-7带动大腿输出齿轮8-3旋转，实现大腿Z轴旋转主结构件8-2与大腿骨架8-10之间绕Z轴的相对旋转运动。
在另一实施例中，所述大腿通过下端的圆形凸台8-10-1与膝关节驱动机构的输出端固定连接，膝关节驱动机构通过圆形凸台8-10-1带动大腿骨架8-10绕X轴旋转，实现所述膝关节X轴旋转自由度；所述小腿内的踝关节驱动机构的输出端固定连接踝关节的圆形凸台10-1-1，踝关节驱动机构通过圆形凸台10-1-1带动踝关节绕X轴旋转，实现所述踝关节X轴旋转自由度。
在另一实施例中，所述大腿的大腿骨架8-10下端的圆形凸台8-10-1固定连接上部小腿直齿轮组9-10的输出齿轮轴，上部小腿直齿轮组9-10的输入端与膝关节驱动电机9-4连接；膝关节驱动电机9-4带动上部小腿直齿轮组(9-10)的输出齿轮轴旋转，从而带动大腿下端相对于小腿旋转；所述踝关节齿轮箱体10-1的圆形凸台10-1-1固定连接下部小腿直齿轮组9-3的输出齿轮轴9-3-1，下部小腿直齿轮组9-3的输入端与踝关节驱动电机9-5连接，踝关节驱动电机9-5带动下部小腿直齿轮组9-3的输出齿轮轴旋转，从而带动踝关节相对于小腿旋转。
在另一实施例中，所述小腿包括小腿齿轮箱体9-1、小腿齿轮箱盖9-2，小腿齿轮箱体9-1与小腿齿轮箱盖9-2组成小腿齿轮箱；小腿齿轮箱内设置有上下两组小腿直齿轮组，上部小腿直齿轮组9-10的输入端与膝关节驱动电机9-4连接，上部小腿直齿轮组9-10的输出齿轮轴固定连接大腿下端；膝关节驱动电机9-4带动上部小腿直齿轮组9-10的输出齿轮轴旋转，从而带动大腿下端相对于小腿旋转，实现所述膝关节X轴旋转自由度；下部小腿直齿轮组9-3的输入端与踝关节驱动电机9-5连接，下部小腿直齿轮组9-3的输出齿轮轴9-3-1固定连接踝关节；踝关节驱动电机9-5带动下部小腿直齿轮组9-3的输出齿轮轴旋转，从而带动踝关节相对于小腿旋转，实现所述踝关节X轴旋转自由度。
在另一实施例中，所述小腿齿轮箱体9-1的上端开设有上销孔9-1-1，所述上部小腿直齿轮组9-10的输出齿轮轴与设置于大腿骨架8-10下端的圆形凸台8-10-1固定连接并活动穿设于上销孔9-1-1内，从而实现所述大腿下端与小腿上端的活动连接；所述小腿齿轮箱体9-1的下端开设有下销孔9-1-2，所述下部小腿直齿轮组9-3的输出齿轮轴9-3-1与踝关节齿轮箱体10-1的圆形凸台10-1-1固定连接并活动穿设于下销孔9-1-2内，从而实现所述小腿下端与踝关节的活动连接。
在另一实施例中，所述上部小腿直齿轮组9-10的输出齿轮轴与设置于大腿骨架8-10下端的圆形凸台8-10-1之间采用凹槽与凸块的配合实现固定连接；所述下部小腿直齿轮组9-3的输出齿轮轴9-3-1与踝关节齿轮箱体10-1的圆形凸台10-1-1之间采用凹槽与凸块的配合实现固定连接。
本发明可以达到的技术效果是：
本发明整个架构共具有13个自由度，即腰部Z轴旋转自由度、左右髋关节各两个自由度、左右大腿Z轴旋转自由度、左右小腿膝关节和踝关节X轴旋转自由度、左右踝关节Y轴旋转自由度；由于每个自由度在实际使用过程中对于力矩以及速度的要求皆不同，本发明的13个自由度采用5种不同的齿轮减速机构，能够保证整个机器人在双足直立行走运动的过程中的平稳，因此本发明的机器人身高可达60cm甚至1.2米。
本发明能够将实现各关节自由度的驱动及传动机构与机器人的身体骨架有机地结合在一起，能够保证机器人的稳定性，使机器人的身高能够接近儿童甚至成人的身高，完成双足直立行走动作的姿态也更加接近于人类，因此能够真正代替人类完成工作。
本发明的双自由度髋关节具有Z向旋转自由度，并且该Z向旋转自由度与双自由度髋关节的X向旋转自由度和Y向旋转自由度能够交汇于一点，不仅能够大大减小控制系统控制机器人动作的运算量，而且能够减小髋关节的长度，增加身体的刚度，确保机器人行走的稳定性，真正实现模仿人类的双足直立行走动作，从而代替人类完成人类的工作。
本发明将大腿Z轴旋转主结构件和大腿骨架作为大腿的主支撑件，并通过大腿齿轮箱体将大腿分为上段和下段，只需要一套大腿驱动机构就能够实现两个旋转自由度，从而使机器人能够完成绕Z轴旋转大腿和绕Z轴旋转小腿的动作。
本发明将小腿齿轮箱作为小腿的主支撑件，并通过内置于小腿齿轮箱的两套关节驱动机构实现膝关节X轴旋转自由度和踝关节X轴旋转自由度，从而使机器人能够完成弯曲膝关节和弯曲踝关节的动作。
本发明通过内置于踝关节齿轮箱体的踝关节Y轴驱动机构实现踝关节Y轴旋转自由度，从而使机器人能够完成左右摆脚动作以及小腿的内外旋转动作。
本发明的13个自由度能够使机器人的直立行走姿态高度模仿人类的动作。
本发明用最少的自由度最大可能地模仿人类直立行走的动作，整体结构与现有智能机器人相比大为简化，成本大幅降低，因此能够使智能机器人量产成可能，本发明能够实现智能机器人的商业应用而不仅仅是用于展示。
附图说明
本领域的技术人员应理解，以下说明仅是示意性地说明本发明的原理，所述原理可按多种方式应用，以实现许多不同的可替代实施方式。这些说明仅用于示出本发明的教导内容的一般原理，不意味着限制在此所公开的发明构思。
结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施方式，并且与上文的总体说明和下列附图的详细说明一起用于解释本发明的原理。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明能够实现双足直立行走的拟人机器人的示意图；
图2是本发明拟人机器人的腰部的示意图；
图3是本发明拟人机器人的左腿的示意图；
图4是本发明拟人机器人的右腿的示意图；
图5是本发明拟人机器人的躯干骨架及腰部旋转机构的分解示意图；
图6是本发明的腰部旋转平台与旋转平台滑销的配合状态示意图；
图7是本发明的腰部旋转平台与旋转平台滑销的分解示意图；
图8是本发明的旋转平台滑销的示意图；
图9是本发明拟人机器人的右双自由度髋关节的示意图；
图10是本发明拟人机器人的右双自由度髋关节的分解示意图；
图11是本发明的髋关节直齿轮组的分解示意图；
图12是本发明的行星轮减速机构的分解示意图；
图13是本发明的右大腿的分解示意图；
图14是本发明的右大腿的组装示意图；
图15是本发明的右小腿及右踝关节的分解示意图；
图16是踝关节齿轮箱体与右小腿的下部右小腿直齿轮组的配合示意图；
图17是本发明的右踝关节的分解示意图。
图中附图标记说明：
图中附图标记说明：
1为身体骨架， 2为腰部，
3为右腿， 4为左腿，
5为腰部旋转平台， 6为右双自由度髋关节，
7为左双自由度髋关节， 8为右大腿，
9为右小腿， 10为右踝关节，
11为右脚掌， 12为左大腿，
13为左小腿， 14为左踝关节，
15为左脚掌， 16为前胸壳，
17为后背壳， 18为电池组，
19为腰部直齿轮组， 20为腰部齿轮盖，
21为腰部旋转驱动电机， 22为旋转平台滑销，
23为霍尔传感器， 24为磁铁，
5-4为滑片， 22-3为滑槽，
22-5为连接法兰，
6-1为髋关节球， 6-2为关节球盖，
6-3为髋关节齿轮箱壳， 6-4为行星轮减速机构，
6-5为髋关节直齿轮组，
6-7为X轴驱动电机， 6-8为Y轴驱动电机，
6-9为芯套， 6-10为电机支架，
6-11为X轴磁铁， 6-12为芯套滑销，
6-13为X轴霍尔传感器，
6-4-1为锥齿双联齿， 6-4-2为一级太阳轮双联齿，
6-4-3为第一行星轮托架， 6-4-4为第一行星轮组，
6-4-5为内齿圈， 6-4-6为二级太阳轮盖，
6-4-7为自润滑圈， 6-4-8为末端连接法兰，
6-4-9为第二行星轮托架， 6-4-10为第二行星轮组，
6-5-1为髋关节X向一级双联齿， 6-5-2为髋关节X向二级双联齿，
6-5-3为髋关节X向三级双联齿， 6-5-4为髋关节X向末端大齿轮，
8-1为右大腿后壳， 8-2为右大腿Z轴旋转主结构件，
8-3为大腿输出齿轮， 8-4为右大腿齿轮箱体，
8-5为右大腿滑销， 8-6为右大腿骨架盖，
8-7为大腿直齿轮组， 8-8为大腿驱动电机，
8-10为右大腿骨架，
8-10-1为右大腿骨架下端的圆形凸台，
9-1为右小腿齿轮箱体， 9-2为右小腿齿轮箱盖，
9-3为小腿直齿轮组， 9-4为膝关节驱动电机，
9-5为踝关节驱动电机， 9-6为右小腿电子箱体，
9-7为右小腿电子箱盖， 9-8为膝关节霍尔传感器，
9-9为踝关节霍尔传感器， 9-10为上部右小腿直齿轮组，
9-1-1为上销孔， 9-1-2为下销孔，
9-3-1为输出齿轮轴，
10-1为踝关节齿轮箱体，
10-1-1为踝关节齿轮箱体的圆形凸台，
10-2为驱动电机及微型行星减速机构，
10-3为轴承， 10-4为脚跟霍尔传感器，
10-5为后跟末端齿轮， 10-6为踝关节霍尔传感器，
10-7为踝关节齿轮箱盖，
11-1为右脚掌， 11-2为压力传感器PCB板。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
如图1所示，本发明能够实现双足直立行走的拟人机器人，包括躯干骨架1、腰部2、右腿3、左腿4；以腰部2为中心，腰部2通过腰部旋转平台5向上连接躯干骨架1，腰部2的左右两侧分别通过右双自由度髋关节6和左双自由度髋关节7连接左腿3和右腿4；
如图2所示，腰部2包括腰部壳体2-1，腰部壳体2-1的顶部设置有腰部旋转平台5，腰部壳体2-1的下部固定设置有右双自由度髋关节6和左双自由度髋关节7；通过腰部旋转机构带动腰部旋转平台5旋转，从而带动躯干骨架1绕Z轴左右旋转；腰部旋转机构设置于腰部壳体2-1的内部；
如图3所示，右腿3包括依次连接的右大腿8、右小腿9、右脚掌11，右小腿9的下端通过右踝关节10连接右脚掌11；
如图4所示，左腿4包括依次连接的左大腿12、左小腿13、左脚掌15，左小腿13的下端通过左踝关节14连接左脚掌15。
如图5所示，躯干骨架1包括前胸壳16、后背壳17，前胸壳16与后背壳17所组成的腔体内设置有电池组18；后背壳17的下部固定连接腰部2的腰部旋转平台5；
腰部旋转机构包括腰部旋转驱动电机21、腰部直齿轮组19，腰部旋转驱动电机21连接腰部直齿轮组19的输入端，腰部直齿轮组19的输出齿轮固定套设于腰部旋转平台5上，并通过螺丝实现与腰部旋转平台5的固定连接；腰部旋转驱动电机21通过腰部直齿轮组19带动腰部旋转平台5绕Z轴左右旋转，从而带动躯干骨架1左右旋转；
腰部直齿轮组19外罩设有腰部齿轮盖20；腰部齿轮盖20固定设置于后背壳17的下部内腔并与后背壳17固定连接；腰部旋转驱动电机21与腰部齿轮盖20固定连接；
如图6、图7所示，腰部旋转平台5的末端连接旋转平台滑销22，旋转平台滑销22上开设有滑槽22-3；腰部旋转平台5的末端形成有滑片5-4；腰部旋转平台5的滑片5-4与旋转平台滑销22的滑槽22-3相配合，以使腰部旋转平台5的滑片5-4能够相对于旋转平台滑销22的滑槽22-3作旋转运动；旋转平台滑销22固定连接腰部齿轮盖20；
腰部旋转平台5的滑片5-4的外缘和旋转平台滑销22的滑槽22-3的内缘分别形成有沿径向突出的周向运动限位块，滑槽22-3的内径与滑片5-4的外径之间的间隙为滑片5-4或滑槽22-3的周向运动限位块的径向尺寸(取二者较大值)，以使滑片5-4能够相对于滑槽22-3旋转；
当腰部旋转平台5相对于旋转平台滑销22旋转至二者的周向运动限位块发生干涉时，腰部旋转平台5无法继续旋转，从而实现对腰部旋转平台5的最大旋转角度的限位，以避免躯干骨架1的旋转角度超过360°。
如图8所示，旋转平台滑销22的横断面为侧U型，以使旋转平台滑销22的侧部形成装配开口，安装时腰部旋转平台5能够从侧部的装配开口装入旋转平台滑销22，实现滑片5-4与滑槽22-3的配合；
旋转平台滑销22的顶部形成连接法兰22-5，通过连接法兰22-5实现旋转平台滑销22与腰部齿轮盖20的固定连接。
腰部旋转平台5的末端镶嵌有一颗稀土永磁磁铁24，旋转平台滑销22上固定设置有霍尔传感器23，霍尔传感器23位于磁铁的下方；当腰部旋转平台5旋转时带动磁铁同步转动，霍尔传感器23能够侦测到腰部旋转平台5的旋转角度并反馈给主控电路。
如图9、图10所示，右双自由度髋关节6包括髋关节球6-1，髋关节球6-1沿X向的末端固定连接关节球盖6-2，髋关节球6-1沿X向通过多个螺丝固定连接芯套6-9；芯套6-9的末端固定设置有一颗X轴磁铁6-11；芯套6-9的末端连接芯套滑销6-12；
芯套6-9的末端形成有滑片；芯套6-9的滑片与固定设置的芯套滑销6-12的滑槽相配合，以使芯套6-9的滑片能够相对于芯套滑销6-12的滑槽周向运动；
芯套6-9的滑片和芯套滑销6-12的滑槽上分别形成有周向运动限位块，当芯套6-9相对于芯套滑销6-12旋转至二者的周向运动限位块发生干涉时，芯套6-9无法继续旋转，从而实现对髋关节球6-1的X向旋转限位，以避免腿部的上下旋转角度超过360°；
芯套滑销6-12上固定设置有X轴霍尔传感器6-13，X轴霍尔传感器6-13与X轴磁铁6-11相对应；通过X轴霍尔传感器6-13侦测芯套6-9的旋转角度，能够得到髋关节球6-1绕X轴的旋转角度；
髋关节球6-1沿X轴固定连接髋关节直齿轮组6-5的髋关节X向末端大齿轮6-5-4，髋关节直齿轮组6-5的输入端连接X轴驱动电机6-7；髋关节直齿轮组6-5设置于髋关节齿轮箱壳6-3内；髋关节齿轮箱壳6-3沿X向固定连接电机支架6-10；X轴驱动电机6-7通过螺丝固定连接电机支架6-10；芯套滑销6-12固定连接电机支架6-10；
如图11所示，髋关节直齿轮组6-5包括依次啮合的髋关节X向一级双联齿6-5-1、髋关节X向二级双联齿6-5-2、髋关节X向三级双联齿6-5-3以及髋关节X向末端大齿轮6-5-4；X轴驱动电机6-7的输出轴通过焊接固定连接一颗小直齿轮；小直齿轮与髋关节X向一级双联齿6-5-1、髋关节X向二级双联齿6-5-2、髋关节X向三级双联齿6-5-3以及髋关节X向末端大齿轮6-5-4构成一组总减速比为292.4的减速增扭齿轮组，最大扭矩可达439.3kg.cm；从而将X轴驱动电机6-7的高速输入转化为髋关节球6-1的低速大扭矩输出，从而使髋关节球6-1实现绕X轴的旋转自由度；
髋关节齿轮箱壳6-3空套于髋关节球6-1上；当X轴驱动电机6-7通过髋关节直齿轮组6-5带动髋关节X向末端大齿轮6-5-4旋转时，能够带动髋关节球6-1相对于固定不动的髋关节齿轮箱壳6-3绕X轴旋转。
髋关节齿轮箱壳6-3固定连接腰部壳体2-1，以实现右双自由度髋关节6与腰部2的固定连接。
如图11所示，电机支架6-10上还固定设置有Y轴驱动电机6-8，Y轴驱动电机6-8穿过髋关节齿轮箱壳6-3并通过多个螺丝固定连接髋关节球6-1；
Y轴驱动电机6-8的输出轴通过锥齿轮副连接行星轮减速机构6-4，行星轮减速机构6-4的末端连接法兰6-4-8作为右双自由度髋关节6的输出端；Y轴驱动电机6-8通过锥齿轮副带动行星轮减速机构6-4的末端连接法兰6-4-8绕Y轴旋转，从而使右双自由度髋关节6实现绕Y轴的旋转自由度。
如图12所示，Y轴驱动电机6-8的输出轴通过焊接固定连接一颗锥形齿轮，锥形齿轮与锥齿双联齿6-4-1的锥齿轮组成一组90°换向锥齿轮组(即锥齿轮副)，以实现由X方向旋转转换成Y方向旋转的垂直换向；锥齿双联齿6-4-1的直齿轮与一级太阳轮双联齿6-4-2的大齿轮相啮合，同时一级太阳轮双联齿6-4-2的小齿轮作为第一级行星轮组的太阳轮，一级太阳轮双联齿6-4-2的小齿轮与第一行星轮组6-4-4的三个小行星轮同时外啮合；第一行星轮组6-4-4的三个小行星轮设置于第一行星轮托架6-4-3上；第一行星轮组6-4-4的三个小行星轮同时内啮合于内齿圈6-4-5；则一级太阳轮双联齿6-4-2的小齿轮与第一行星轮组6-4-4及内齿圈6-4-5组成第一级NGW行星轮减速机构；Y轴驱动电机6-8的旋转能够带动第一行星轮组6-4-4在内齿圈6-4-5内公转；
内齿圈6-4-5在与第一行星轮组6-4-4内啮合的同时还与第二行星轮组6-4-10的三个小行星轮内啮合，第二行星轮组6-4-10的三个小行星轮设置于第二行星轮托架6-4-9上；第二行星轮组6-4-10的三个小行星轮与二级太阳轮盖6-4-6的小齿轮同时外啮合；第一行星轮托架6-4-3固定设置于二级太阳轮盖6-4-6的轮盖内；则二级太阳轮盖6-4-6的小齿轮与第二行星轮组6-4-10及内齿圈6-4-5组成第二级NGW行星轮减速机构；
第一行星轮组6-4-4在内齿圈6-4-5内的公转能够通过第一行星轮托架6-4-3带动二级太阳轮盖6-4-6的小齿轮自转，从而带动第二行星轮组6-4-10在内齿圈6-4-5内公转；
第二行星轮组6-4-10与末端连接法兰6-4-8的小齿轮同时外啮合，第二行星轮组6-4-10的公转能够带动末端连接法兰6-4-8转动；
经过行星轮减速机构6-4的增扭减速，末端连接法兰6-4-8的最大扭矩可以达到340kg.cm；
内齿圈6-4-5与末端连接法兰6-4-8之间设置有自润滑圈6-4-7；
末端连接法兰6-4-8作为右髋关节的Y向输出端，连接右大腿8。
本发明的右双自由度髋关节6具有两个旋转自由度，分别为X轴旋转自由度和Y轴旋转自由度；X轴驱动电机6-7通过髋关节直齿轮组6-5带动髋关节球6-1绕X轴旋转；Y轴驱动电机6-8通过锥齿轮副实现由X轴旋转至Y轴旋转的垂直换向，并通过行星轮减速机构6-4带动末端连接法兰6-4-8绕Y轴旋转；由于Y轴驱动电机6-8固定连接髋关节球6-1，因此X轴旋转为父级自由度，Y轴旋转为子级自由度，即先驱动右髋关节作前后抬腿动作，然后驱动右大腿8作旋转动作；这种双自由度的顺序使后期正逆运动计算时只需考虑先后顺序，而不需要额外增加位移量，能够提高计算效率。
左双自由度髋关节7的结构与右双自由度髋关节6相同，不再赘述。
如图13、图14所示，右大腿8包括右大腿Z轴旋转主结构件8-2，右大腿Z轴旋转主结构件8-2固定连接右大腿后壳8-1，右大腿Z轴旋转主结构件8-2与右大腿后壳8-1组成右大腿上段；右大腿Z轴旋转主结构件8-2的下部固定套设有大腿输出齿轮8-3；大腿输出齿轮8-3与大腿直齿轮组8-7的输出齿轮相啮合，大腿直齿轮组8-7的输入齿轮与大腿驱动电机8-8的输出轴通过焊接固定连接的一颗小齿轮相啮合；右大腿Z轴旋转主结构件8-2的末端镶嵌有磁铁；
大腿输出齿轮8-3设置于右大腿齿轮箱体8-4内；右大腿齿轮箱体8-4的下端固定连接右大腿骨架8-10的上端；右大腿骨架8-10固定连接右大腿骨架盖8-6，右大腿骨架8-10与右大腿骨架盖8-6组成右大腿下段；右大腿骨架8-10的上端作为大腿驱动电机8-8的电机支架，大腿驱动电机8-8固定设置于右大腿骨架8-10内；右大腿齿轮箱体8-4的上端空套于右大腿Z轴旋转主结构件8-2的下部；
右大腿Z轴旋转主结构件8-2的末端连接右大腿滑销8-5；右大腿Z轴旋转主结构件8-2的末端形成有滑片；右大腿Z轴旋转主结构件8-2的滑片与固定设置的右大腿滑销8-5的滑槽相配合，以使右大腿Z轴旋转主结构件8-2的滑片能够相对于右大腿滑销8-5的滑槽作旋转运动；右大腿滑销8-5固定连接右大腿骨架盖8-6；
右大腿Z轴旋转主结构件8-2的滑片和右大腿滑销8-5的滑槽上分别形成有周向运动限位块，当右大腿Z轴旋转主结构件8-2相对于右大腿滑销8-5旋转至二者的周向运动限位块发生干涉时，右大腿Z轴旋转主结构件8-2无法继续旋转，从而实现对右大腿Z轴旋转主结构件8-2的旋转限位，以避免腿部的Z向旋转角度超过360°；
右大腿滑销8-5上固定设置有霍尔传感器，该霍尔传感器与右大腿Z轴旋转主结构件8-2末端的磁铁相对应，用于侦测右大腿Z轴旋转主结构件8-2相对于右大腿骨架8-10的旋转角度并反馈给主控电路。
大腿驱动电机8-8通过大腿直齿轮组8-7带动大腿输出齿轮8-3旋转，由于大腿驱动电机8-8固定连接右大腿骨架8-10，而大腿输出齿轮8-3固定连接右大腿Z轴旋转主结构件8-2，因此能够实现右大腿Z轴旋转主结构件8-2与右大腿骨架8-10之间绕Z轴的相对旋转运动；
当右大腿骨架8-10作为固定件时，右大腿Z轴旋转主结构件8-2绕Z轴旋转，从而实现右大腿上段的旋转动作；
当右大腿Z轴旋转主结构件8-2作为固定件时，右大腿骨架8-10绕Z轴旋转，从而实现右大腿下段的旋转动作。
右大腿Z轴旋转主结构件8-2的上端固定连接右双自由度髋关节6的Y向输出端末端连接法兰6-4-8，以实现右大腿8与右双自由度髋关节6的固定连接。
本发明的右大腿8具有上段旋转自由度和下段旋转自由度；由于右大腿Z轴旋转主结构件8-2的上端固定连接右双自由度髋关节6的Y向输出端末端连接法兰6-4-8，右大腿8的上段旋转自由度能够使右双自由度髋关节6具有Z向旋转自由度，而下段旋转自由度则能够实现大腿的旋转动作。
如图15、图16所示，右小腿9包括并列设置的右小腿齿轮箱体9-1、右小腿齿轮箱盖9-2、右小腿电子箱体9-6、右小腿电子箱盖9-7，右小腿齿轮箱体9-1与右小腿齿轮箱盖9-2组成右小腿齿轮箱，右小腿电子箱体9-6与右小腿电子箱盖9-7组成右小腿电子箱；右小腿齿轮箱体9-1固定连接右小腿电子箱体9-6；
右小腿齿轮箱内设置有上下两组小腿直齿轮组，上部小腿直齿轮组9-10的输入端与膝关节驱动电机9-4连接，上部右小腿直齿轮组9-10的输出齿轮轴固定连接右大腿骨架8-10下端的圆形凸台8-10-1；膝关节驱动电机9-4带动上部右小腿直齿轮组9-10的输出齿轮轴旋转，从而带动右大腿下端相对于右小腿9绕X方向旋转；
下部右小腿直齿轮组9-3的输入端与踝关节驱动电机9-5连接，下部小腿直齿轮组9-3的输出齿轮轴9-3-1固定连接踝关节齿轮箱体10-1的圆形凸台10-1-1；踝关节驱动电机9-5带动下部右小腿直齿轮组9-3的输出齿轮轴9-3-1旋转，从而带动右踝关节10相对于右小腿9绕X方向旋转；
右小腿齿轮箱体9-1的上端开设有上销孔9-1-1，上部右小腿直齿轮组9-10的输出齿轮轴与设置于大腿下端的圆形凸台8-10-1固定连接并活动穿设于上销孔9-1-1内，从而实现右大腿8下端与右小腿9上端的活动连接，形成膝关节自由度；
右小腿齿轮箱体9-1的下端开设有下销孔9-1-2，下部右小腿直齿轮组9-3的输出齿轮轴9-3-1与踝关节齿轮箱体10-1的圆形凸台10-1-1固定连接并活动穿设于下销孔9-1-2内，从而实现右小腿下端与右踝关节10的活动连接，形成踝关节自由度；；
为尽可能节省空间，踝关节齿轮箱体10-1的圆形凸台10-1-1与下部右小腿直齿轮组9-3的输出齿轮轴9-3-1之间的固定连接采用凹槽与凸块的配合连接方式；如图16所示，在圆形凸台10-1-1上沿周向开设有多个径向凹槽，而下部右小腿直齿轮组9-3的输出齿轮轴9-3-1则具有多个径向凸块；径向凸块与径向凹槽相配合，输出齿轮轴的多个径向凸块能够同时插入圆形凸台10-1-1的径向凹槽，从而实现圆形凸台10-1-1与下部右小腿直齿轮组9-3的输出齿轮轴9-3-1之间的固定连接。安装时，将踝关节齿轮箱体10-1的圆形凸台10-1-1和下部右小腿直齿轮组9-3的输出齿轮轴9-3-1分别从下销孔9-1-2的两端穿入，径向凹槽与径向凸块在下销孔9-1-2内实现配合连接；
大腿下端的圆形凸台8-10-1与上部右小腿直齿轮组9-10的输出齿轮轴之间的固定连接方式相同，不再赘述。
本发明的驱动机构(如下部右小腿直齿轮组9-3的输出齿轮轴9-3-1)与输出端(如踝关节齿轮箱体10-1的圆形凸台10-1-1)之间采用凹槽与凸块的配合实现固定连接并活动穿设于销孔内，从而实现膝关节自由度和踝关节自由度，能够使驱动机构与输出端的连接部的长度与右小腿齿轮箱体9-1的厚度一致，在保证稳定传动的同时能够尽可能缩小膝关节和踝关节的宽度，使膝关节和踝关节具有人类关节的灵活度。
右小腿电子箱内设置有电路板以及线缆；右小腿电子箱的上部设置有膝关节霍尔传感器9-8，右小腿电子箱的下部设置有踝关节霍尔传感器9-9；膝关节霍尔传感器9-8与固定于右大腿骨架盖8-6下端的磁铁相对应，能够侦测右大腿骨架盖8-6下端磁铁的旋转角度，从而监测膝关节的旋转角度；踝关节霍尔传感器9-9与固定于踝关节齿轮箱体10-1的磁铁相对应，能够侦测踝关节齿轮箱体10-1上磁铁的旋转角度，从而监测踝关节的旋转角度。
如图17所示，右踝关节10包括踝关节齿轮箱体10-1、踝关节齿轮箱盖10-7，踝关节Y轴驱动电机及微型行星减速机构10-2设置于踝关节齿轮箱体10-1与踝关节齿轮箱盖10-7组成的踝关节齿轮箱内；
踝关节Y轴驱动电机及微型行星减速机构10-2的输出齿轮与后跟末端齿轮件10-5的齿轮部相啮合；后跟末端齿轮件10-5的齿轮部通过轴承10-3连接踝关节齿轮箱体10-1；后跟末端齿轮件10-5的支架部固定连接右脚掌11-1的后端；踝关节Y轴驱动电机及微型行星减速机构10-2带动后跟末端齿轮件10-5绕齿轮回转中心旋转，从而实现后跟末端齿轮件10-5与踝关节齿轮箱体10-1之间绕Y轴的相对旋转运动；
踝关节齿轮箱盖10-7的前端形成有销轴，右脚掌11-1的前端支架开设有轴孔，通过销轴与轴孔的配合连接，实现踝关节齿轮箱盖10-7与右脚掌11-1的连接；
右脚掌11-1的轴孔中心与后跟末端齿轮件10-5的齿轮部的回转中心在同一直线上，以形成右脚掌11-1的Y向回转轴；
当踝关节齿轮箱体10-1作为固定件时(即小腿不动)，右脚掌11-1绕Y轴旋转，从而实现右脚的内外旋转动作；
当右脚掌11-1作为固定件时，踝关节齿轮箱体10-1绕Y轴旋转，从而实现右小腿的内外旋转动作。
右脚掌11-1上设置有压力传感器PCB板11-2，右脚掌11-1的底部固定有4个压力触点；通过两只脚掌共8个压力触点可以获得脚底阴影面积范围内的压力分布，进而通过ZMP(零力矩点理论)算法控制机器人整体的平衡；
后跟末端齿轮件10-5上设置有脚跟霍尔传感器10-4，用于侦测右脚掌11-1的旋转角度；踝关节齿轮箱盖10-7上设置有踝关节霍尔传感器10-6，用于侦测踝关节Y轴驱动电机的输出轴的旋转角度，踝关节霍尔传感器10-6与脚跟霍尔传感器10-4配合可以计算出输入端与输出端之间的误差，从而在运动算法中加以补偿，以提高控制精度。
本发明对每个自由度的输入以及输出端均配备有高精度的霍尔传感器，其角度测量精度达0.08°，能够同时捕捉各自由度的输入端电机的旋转速度以及末端输出转速，并加以优化和控制补偿。该控制精度能够控制机器人各自由度的运动符合要求。
本发明具有结构紧凑，设计合理，并且可以减少后期正逆矩阵运算等优点。
本发明的各电机均采用高能量密度空心杯电机，电机的最大功率为42W，最大转速10000转，最大扭矩为1.6kg.cm。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形，而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。
Claims (10)
1.一种能够实现双足直立行走的拟人机器人，其特征在于：包括躯干骨架(1)、腰部(2)、右腿(3、)左腿(4)，腰部(2)通过腰部旋转平台(5)连接躯干骨架(1)，腰部(2)的左右两侧分别通过双自由度髋关节连接左腿(3)和右腿(4)；
所述躯干骨架(1)的下部固定连接腰部(2)的腰部旋转平台(5)，通过腰部旋转机构带动腰部旋转平台(5)旋转，从而能够带动躯干骨架(1)绕Z轴旋转，实现腰部Z轴旋转自由度；
所述双自由度髋关节的髋关节齿轮箱壳(6-3)固定连接腰部(2)的腰部壳体(2-1)，以实现双自由度髋关节与腰部(2)的固定连接；双自由度髋关节的X轴驱动电机(6-7)通过髋关节直齿轮组(6-5)带动髋关节球(6-1)绕X轴旋转，实现髋关节X轴旋转自由度；Y轴驱动电机(6-8)通过锥齿轮副实现由X轴旋转至Y轴旋转的垂直换向，并通过行星轮减速机构(6-4)带动末端连接法兰(6-4-8)绕Y轴旋转，实现髋关节Y轴旋转自由度；
所述双自由度髋关节的末端连接法兰(6-4-8)作为髋关节的Y向输出端，固定连接大腿的大腿Z轴旋转主结构件(8-2)上端，以实现双自由度髋关节与大腿的固定连接；大腿具有上段Z轴旋转自由度和下段Z轴旋转自由度；
所述大腿下端与小腿上端活动连接，形成膝关节X轴旋转自由度；
所述小腿下端与踝关节活动连接，形成踝关节X轴旋转自由度；
所述踝关节的踝关节齿轮箱体(10-1)内设置有踝关节Y轴驱动机构，踝关节Y轴驱动机构的输出齿轮与后跟末端齿轮件(10-5)的齿轮部相啮合；后跟末端齿轮件(10-5)的支架部固定连接脚掌；踝关节Y轴驱动机构带动后跟末端齿轮件(10-5)绕齿轮回转中心旋转，从而实现后跟末端齿轮件(10-5)与踝关节齿轮箱体(10-1)之间绕Y轴的相对旋转运动，实现踝关节Y轴旋转自由度。
2.根据权利要求1所述的能够实现双足直立行走的拟人机器人，其特征在于：所述腰部(2)包括腰部壳体(2-1)，腰部壳体(2-1)的顶部活动设置所述腰部旋转平台(5)；腰部旋转平台(5)固定连接腰部直齿轮组(19)的输出齿轮，腰部直齿轮组(19)的输入端连接腰部旋转驱动电机(21)；腰部旋转驱动电机(21)通过腰部直齿轮组(19)能够带动腰部旋转平台(5)绕Z轴旋转。
3.根据权利要求2所述的能够实现双足直立行走的拟人机器人，其特征在于：所述腰部旋转平台(5)的末端连接旋转平台滑销(22)，旋转平台滑销(22)上开设有滑槽(22-3)，腰部旋转平台(5)的末端形成有滑片(5-4)；腰部旋转平台(5)的滑片(5-4)与旋转平台滑销(22)的滑槽(22-3)相配合；所述腰部旋转平台(5)的滑片(5-4)的外缘和旋转平台滑销(22)的滑槽(22-3)的内缘分别形成有沿径向突出的周向运动限位块；所述旋转平台滑销(22)的侧部形成装配开口。
4.根据权利要求1所述的能够实现双足直立行走的拟人机器人，其特征在于：所述双自由度髋关节包括髋关节球(6-1)，髋关节球(6-1)沿X轴固定连接髋关节直齿轮组(6-5)的髋关节X向末端大齿轮(6-5-4)，髋关节直齿轮组(6-5)的输入端连接X轴驱动电机(6-7)；髋关节直齿轮组(6-5)设置于所述髋关节齿轮箱壳(6-3)内，髋关节齿轮箱壳(6-3)空套于髋关节球(6-1)上；X轴驱动电机(6-7)通过髋关节直齿轮组(6-5)带动髋关节球(6-1)相对于髋关节齿轮箱壳(6-3)绕X轴旋转，使所述双自由度髋关节实现绕X轴的旋转自由度；
所述髋关节球(6-1)固定连接Y轴驱动电机(6-8)；Y轴驱动电机(6-8)的输出轴通过锥齿轮副连接行星轮减速机构(6-4)，行星轮减速机构(6-4)的末端连接法兰(6-4-8)作为所述双自由度髋关节的Y向输出端；Y轴驱动电机(6-8)通过锥齿轮副带动行星轮减速机构(6-4)的末端连接法兰(6-4-8)绕Y轴旋转，使所述双自由度髋关节实现绕Y轴的旋转自由度。
5.根据权利要求1所述的能够实现双足直立行走的拟人机器人，其特征在于：所述大腿包括大腿Z轴旋转主结构件(8-2)，大腿Z轴旋转主结构件(8-2)的下部固定套设有大腿输出齿轮(8-3)，大腿输出齿轮(8-3)通过大腿Z轴齿轮组(8-7)连接大腿驱动电机(8-8)；
所述大腿输出齿轮(8-3)设置于大腿齿轮箱体(8-4)内；大腿齿轮箱体(8-4)的上端空套于大腿Z轴旋转主结构件(8-2)的下部，大腿齿轮箱体(8-4)的下端固定连接大腿骨架(8-10)的上端；大腿驱动电机(8-8)通过大腿直齿轮组(8-7)带动大腿输出齿轮(8-3)旋转，实现大腿Z轴旋转主结构件(8-2)与大腿骨架(8-10)之间绕Z轴的相对旋转运动。
6.根据权利要求1所述的能够实现双足直立行走的拟人机器人，其特征在于：所述大腿通过下端的圆形凸台(8-10-1)与膝关节驱动机构的输出端固定连接，膝关节驱动机构通过圆形凸台(8-10-1)带动大腿骨架(8-10)绕X轴旋转，实现所述膝关节X轴旋转自由度；
所述小腿内的踝关节驱动机构的输出端固定连接踝关节的圆形凸台(10-1-1)，踝关节驱动机构通过圆形凸台(10-1-1)带动踝关节绕X轴旋转，实现所述踝关节X轴旋转自由度。
7.根据权利要求1所述的能够实现双足直立行走的拟人机器人，其特征在于：所述大腿的大腿骨架(8-10)下端的圆形凸台(8-10-1)固定连接上部小腿直齿轮组(9-10)的输出齿轮轴，上部小腿直齿轮组(9-10)的输入端与膝关节驱动电机(9-4)连接；膝关节驱动电机(9-4)带动上部小腿直齿轮组(9-10)的输出齿轮轴旋转，从而带动大腿下端相对于小腿旋转；
所述踝关节齿轮箱体(10-1)的圆形凸台(10-1-1)固定连接下部小腿直齿轮组(9-3)的输出齿轮轴(9-3-1)，下部小腿直齿轮组(9-3)的输入端与踝关节驱动电机(9-5)连接，踝关节驱动电机(9-5)带动下部小腿直齿轮组(9-3)的输出齿轮轴旋转，从而带动踝关节相对于小腿旋转。
8.根据权利要求1所述的能够实现双足直立行走的拟人机器人，其特征在于：所述小腿包括小腿齿轮箱体(9-1)、小腿齿轮箱盖(9-2)，小腿齿轮箱体(9-1)与小腿齿轮箱盖(9-2)组成小腿齿轮箱；
小腿齿轮箱内设置有上下两组小腿直齿轮组，上部小腿直齿轮组(9-10)的输入端与膝关节驱动电机(9-4)连接，上部小腿直齿轮组(9-10)的输出齿轮轴固定连接大腿下端；膝关节驱动电机(9-4)带动上部小腿直齿轮组(9-10)的输出齿轮轴旋转，从而带动大腿下端相对于小腿旋转，实现所述膝关节X轴旋转自由度；
下部小腿直齿轮组(9-3)的输入端与踝关节驱动电机(9-5)连接，下部小腿直齿轮组(9-3)的输出齿轮轴(9-3-1)固定连接踝关节；踝关节驱动电机(9-5)带动下部小腿直齿轮组(9-3)的输出齿轮轴旋转，从而带动踝关节相对于小腿旋转，实现所述踝关节X轴旋转自由度。
9.根据权利要求8所述的能够实现双足直立行走的拟人机器人，其特征在于：所述小腿齿轮箱体(9-1)的上端开设有上销孔(9-1-1)，所述上部小腿直齿轮组(9-10)的输出齿轮轴与设置于大腿骨架(8-10)下端的圆形凸台(8-10-1)固定连接并活动穿设于上销孔(9-1-1)内，从而实现所述大腿下端与小腿上端的活动连接；
所述小腿齿轮箱体(9-1)的下端开设有下销孔(9-1-2)，所述下部小腿直齿轮组(9-3)的输出齿轮轴(9-3-1)与踝关节齿轮箱体(10-1)的圆形凸台(10-1-1)固定连接并活动穿设于下销孔(9-1-2)内，从而实现所述小腿下端与踝关节的活动连接。
10.根据权利要求9所述的能够实现双足直立行走的拟人机器人，其特征在于：所述上部小腿直齿轮组(9-10)的输出齿轮轴与设置于大腿骨架(8-10)下端的圆形凸台(8-10-1)之间采用凹槽与凸块的配合实现固定连接；所述下部小腿直齿轮组(9-3)的输出齿轮轴(9-3-1)与踝关节齿轮箱体(10-1)的圆形凸台(10-1-1)之间采用凹槽与凸块的配合实现固定连接。
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