CN111284585B - 行走腿组件、行走装置和行走机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种行走腿组件、行走装置和行走机器人。行走腿组件包括传动部、第一行走足、第二行走足以及行走腿连接轴，传动部的运动带动第一行走足和第二行走足沿第一方向进行周期性运动，以及沿第二方向进行周期性运动，且第一行走足和第二行走足交替地行走，第一行走足包括第一行走腿、第一脚和连接于第一行走腿与第一脚之间的第一长度补偿件，第一行走腿连接于传动部，第一长度补偿件用于补偿第一脚与行走腿连接轴沿第一方向的间距，第一脚行走处于落地位置且第一脚的中心线与行走腿连接轴的轴心线的距离最小时，第一脚的中心线与行走腿连接轴的轴心线的距离小于第一行走腿的中心线与行走腿连接轴的轴心线的距离，有助于降低最小转弯半径。

Description

行走腿组件、行走装置和行走机器人

技术领域

本申请涉及机械设备技术领域，具体而言，涉及一种行走腿组件、行走装置和行走机器人。

背景技术

现有的螳螂式爬行机器人、蜘蛛式爬行机器人等机器人的多个爬行腿之间是相互独立摆动的，机器人一般通过调整左右两侧的爬行腿的摆动速度来转弯并改变爬行方向。然而，这样的爬行腿的不利于减小机器人的最小转弯半径。

发明内容

本申请实施方式提出了一种行走腿组件、行走装置和行走机器人，以解决上述技术问题。

本申请实施方式通过以下技术方案来实现上述目的。

第一方面，本申请实施方式提供一种行走腿组件。行走腿组件包括传动部、第一行走足、第二行走足以及行走腿连接轴，传动部的运动带动第一行走足和第二行走足沿第一方向进行周期性运动，以及沿第二方向进行周期性运动，且第一行走足和第二行走足交替地行走，第一行走足包括第一行走腿、第一长度补偿件和第一脚，第一行走腿连接于传动部，第一长度补偿件连接于第一行走腿与第一脚之间，第一长度补偿件用于补偿第一脚与行走腿连接轴沿第一方向的间距，第一脚行走处于落地位置且第一脚的中心线与行走腿连接轴的轴心线的距离最小时，第一脚的中心线与行走腿连接轴的轴心线的距离小于第一行走腿的中心线与行走腿连接轴的轴心线的距离。

在一些实施方式中，第二行走足包括第二行走腿、第二长度补偿件和第二脚，第二行走腿连接于传动部，第二长度补偿件连接于第二行走腿与第二脚之间，第二长度补偿件用于补偿第二脚与行走腿连接轴沿第一方向的间距，第二脚行走处于落地位置且第二脚的中心线与行走腿连接轴的轴心线的距离最小时，第二脚的中心线与行走腿连接轴的轴心线的距离小于第二行走腿的中心线与行走腿连接轴的轴心线的距离。

在一些实施方式中，行走腿组件还包括行走腿支架，传动部装设于行走腿支架，并连接于第一行走腿和第二行走腿之间，第一行走腿沿第一方向和第二方向可滑动地安装于行走腿支架，第二行走腿沿第一方向和第二方向可滑动地安装于行走腿支架。

在一些实施方式中，第一长度补偿件设有多个相互间隔的第一固定部，第一固定部固定于第一行走腿；第二长度补偿件设有多个相互间隔的第二固定部，第二固定部固定于第二行走腿。

在一些实施方式中，第一方向垂直于第二方向。

第二方面，本申请实施方式还提供一种行走装置。行走装置包括机架以及上述任一实施方式的至少四个行走腿组件，至少四个行走腿组件通过行走腿连接轴可转动的连接于机架，至少四个行走腿组件的第一行走足按照顺序排列的相位差均为第一相位差值，至少四个行走腿组件的第二行走足按照顺序排列的相位差均为第二相位差值，顺序排列为依顺时针方向或逆时针方向的顺序排列，第一相位差值等于第二相位差值，行走装置行走时，至少四个行走腿组件的处于落地位置的第一脚的中心线与对应连接的行走腿连接轴的轴心线的距离相等。

在一些实施方式中，第二行走足包括第二行走腿、第二长度补偿件和第二脚，第二行走腿连接于传动部，第二长度补偿件连接于第二行走腿与第二脚之间，第二长度补偿件用于补偿第二脚与行走腿连接轴沿第一方向的间距，第二脚行走处于落地位置且第二脚的中心线与行走腿连接轴的轴心线的距离最小时，第二脚的中心线与行走腿连接轴的轴心线的距离小于第二行走腿的中心线与行走腿连接轴的轴心线的距离，行走装置行走时，至少四个行走腿组件的处于落地位置的第二脚的中心线与对应连接的行走腿连接轴的轴心线的距离相等。

在一些实施方式中，至少四个行走腿组件的数量为N，第一相位差值等于180/N度。

在一些实施方式中，至少四个行走腿组件仅包括四个行走腿组件，第一相位差等于45度。

第三方面，本申请实施方式还提供一种行走机器人。行走机器人包括机身以及上述任一实施方式的行走装置，行走装置连接于机身。

本申请实施方式提供的行走腿组件、行走装置和行走机器人中，传动部的运动带动第一行走足和第二行走足沿第一方向进行周期性运动，以及沿第二方向进行周期性运动，两者交替地行走，实现了行走腿组件的行走移动，并且第一长度补偿件连接于第一行走腿与第一脚之间，第一长度补偿件用于补偿第一脚与行走腿连接轴沿第一方向的间距，第一脚行走处于落地位置且第一脚的中心线与行走腿连接轴的轴心线的距离最小时，使得第一脚的中心线与行走腿连接轴的轴心线的距离小于第一行走腿的中心线与行走腿连接轴的轴心线的距离，有助于行走腿组件绕第一脚转动来降低最小转弯半径，从而在多个行走腿组件应用于行走装置的情况下，多个行走腿组件可以相互配合转动来降低行走装置的最小转弯半径。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式中的技术方案，下面将对实施方式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方式，对于本领域技术人员来讲，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为本申请实施方式提供的行走腿组件的结构示意图。

图2为图1的行走腿组件的部分结构示意图。

图3为本申请实施方式提供的行走腿组件的第一凸轮和第二凸轮的行程段的示意图。

图4为图3的行走腿组件的第一凸轮和第二凸轮的行程段相互配合带动第一行走足(或第二行走足)在第一方向和第二方向运动的示意图。

图5为图3的行走腿组件的第一凸轮和第二凸轮的行程段相互配合带动第一行走足(或第二行走足)运动的模拟轨迹示意图。

图6为本申请实施方式提供的行走腿组件的另一运动状态结构示意图。

图7为图6的行走腿组件的第一行走足和行走腿支架的部分结构示意图。

图8为图6的行走腿组件的另一视角的结构示意图。

图9为图6的行走腿组件的第二行走足和行走腿支架的部分结构示意图。

图10为本申请实施方式提供的行走装置的结构示意图。

图11为图10的行走装置的另一视角的结构示意图。

图12为图6的行走腿组件的又一视角的结构示意图。

图13为本申请实施方式提供的行走装置的第一凸轮和第二凸轮的相位角与运动距离的关系示意图。

图14为本申请实施方式提供的行走装置的行走腿组件的排列的模块示意图。

图15为图14的行走装置的四个行走腿组件的四个第一行走足和四个第二行走足的运动时序图。

图16为本申请实施方式提供的行走装置的第一长度补偿件的第一距离差值的比较以及第二长度补偿件的第二距离差值的比较示意图。

图17为本申请实施方式提供的行走装置的行走腿组件的未安装第一长度补偿件和第二长度补偿件的模块示意图。

图18为本申请实施方式提供的行走装置的行走腿组件的已安装第一长度补偿件和第二长度补偿件的模块示意图。

图19为图14的行走装置的四个行走腿组件的四个第一行走足和四个第二行走足的换脚时序图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参阅图1至图2，本申请实施方式提供一种行走腿组件10。行走腿组件10包括行走腿连接轴15、传动部17、第一行走足16以及第二行走足18，行走腿连接轴15与传动部17连接，传动部17分别连接于第一行走足16和第二行走足18。

行走腿连接轴15可以作为传动部17的动力输入轴，同时也可以作为行走腿组件10与其他结构配合的转轴，例如行走腿组件10可以通过行走腿连接轴15连接于行走装置的机架，并且行走腿组件10可以通过行走腿连接轴15相对机架转动。

传动部17可以连接于第一行走足16和第二行走足18之间。传动部17的运动可以带动第一行走足16和第二行走足18沿第一方向X进行周期性运动，以及沿第二方向Y进行周期性运动，且第一行走足16和第二行走足18可以交替地行走。本申请实施方式中，第一方向X垂直于第二方向Y，例如第一方向X可以为水平方向，第二方向Y可以为竖直方向。行走装置100可以将第一方向X作为行走方向。

传动部17可以包括齿轮组11、第一凸轮12和第二凸轮14，齿轮组11与行走腿连接轴15连接，且分别与第一凸轮12、第二凸轮14连接，齿轮组11的转动带动第一凸轮12和第二凸轮14同步转动。

第一凸轮12和第二凸轮14均连接于第一行走足16和第二行走足18之间。第一凸轮12的转动既可以带动第一行走足16在第一方向X进行周期性运动，又可以带动第二行走足18在第一方向X进行周期性运动。即，第一凸轮12可以带动第一行走足16在水平方向来回运动，也可以带动第二行走足18在水平方向来回运动。

第二凸轮14的转动既可以带动第一行走足16在第二方向Y进行周期性运动，又可以带动第二行走足18在第二方向Y进行周期性运动。即，第二凸轮14可以带动第一行走足16在竖直方向来回运动，也可以带动第二行走足18在竖直方向来回运动。

请结合图3和图4，第一凸轮12包括依次首尾相接的第一行程段(A-D)、第二行程段(D-F)、第三行程段(F-G)以及第四行程段(G-A)，第一行程段(A-D)可以理解为前进段，第二行程段(D-F)可以理解为第一换向段，第三行程段(F-G)可以理解为后退段，第四行程段(G-A)可以理解为第二换向段。第一行走足16在第一凸轮12的上述四个行程段中作出与对应行程段相应的运动，第二行走足18在第一凸轮12的上述四个行程段中也作出与对应行程段相应的运动。

第一行走足16与第一凸轮12的连接点为第一连接点，由于第一行走足16与第一凸轮12为点接触，第一连接点可以理解为第一凸轮12的转动过程中每个与第一行走足16接触的点，例如，第一连接点可以为第一凸轮12的上述四个行程段中的A点、B点、C点、D点、E点、F点、G点、H点以及上述八点中位于任意两点之间的点。同样地，第二行走足18与第一凸轮12的连接点为第二连接点，由于第二行走足18与第一凸轮12为点接触，第二连接点可以理解为第一凸轮12的转动过程中每个与第二行走足18接触的点，例如，第二连接点可以为第一凸轮12的上述四个行程段中的A点、B点、C点、D点、E点、F点、G点、H点以及上述八点中位于任意两点之间的点。其中，自第一连接点至第二连接点所形成的相位角大于第一行程段(A-D)所占的相位角。

第一方向X可以包括第一正方向和第一反方向，第一正方向和第一反方向相背，则第一凸轮12的转动带动位于第一行程段(A-D)的第一行走足16沿第一正方向运动；第一凸轮12的转动带动第一行走足16在第二行程段(D-F)从沿第一正方向运动改变为沿第一反方向运动；第一凸轮12的转动带动位于第三行程段(F-G)的第一行走足16沿第一反方向运动；第一凸轮12的转动带动第一行走足16在第四行程段(G-A)从沿第一反方向运动改变为沿第一正方向运动。

此外，第一凸轮12的转动带动位于第一行程段(A-D)的第二行走足18沿第一正方向运动；第一凸轮12的转动带动第二行走足18在第二行程段(D-F)从沿第一正方向运动改变为沿第一反方向运动；第一凸轮12的转动带动位于第三行程段(F-G)的第二行走足18沿第一反方向运动；第一凸轮12的转动带动第二行走足18在第四行程段(G-A)从沿第一反方向运动改变为沿第一正方向运动。

在第一凸轮12转动时，第一凸轮12可以同时带动第一行走足16和第二行走足18运动。例如，在第一凸轮12带动位于第一行程段(A-D)的第一行走足16运动时，第一凸轮12同时带动位于第二行程段(D-F)的第二行走足18运动；在第一凸轮12带动位于第一行程段(A-D)的第一行走足16运动时，第一凸轮12同时带动位于第三行程段(F-G)的第二行走足18运动；在第一凸轮12带动位于第二行程段(D-F)的第一行走足16运动时，第一凸轮12同时带动位于第四行程段(G-A)的第二行走足18运动；在第一凸轮12带动位于第三行程段(F-G)的第一行走足16运动时，第一凸轮12同时带动位于第一行程段(A-D)的第二行走足18运动；在第一凸轮12带动位于第四行程段(G-A)的第一行走足16运动时，第一凸轮12同时带动位于第一行程段(A-D)的第二行走足18运动。

第二凸轮14包括依次首尾相接的第五行程段(a-d)、第六行程段(d-f)、第七行程段(f-g)以及第八行程段(g-a)，第五行程段(a-d)可以理解为落地段，第六行程段(d-f)可以理解为上升段，第七行程段(f-g)可以理解为高位段，第八行程段(g-a)可以理解为下降段。第一行走足16在第二凸轮14的上述四个行程段中作出与对应行程段相应的运动，第二行走足18在第二凸轮14的上述四个行程段中也作出与对应行程段相应的运动。

第一行走足16与第二凸轮14的连接点为第三连接点，由于第一行走足16与第二凸轮14为点接触，第三连接点可以理解为第二凸轮14的转动过程中每个与第一行走足16接触的点，例如，第三连接点可以为第二凸轮14的上述四个行程段中的a点、b点、c点、d点、e点、f点、g点、h点以及上述八点中位于任意两点之间的点。同样地，第二行走足18与第二凸轮14的连接点为第四连接点，由于第二行走足18与第二凸轮14为点接触，第四连接点可以理解为第二凸轮14的转动过程中每个与第二行走足18接触的点，例如，第四连接点可以为第二凸轮14的上述四个行程段中的a点、b点、c点、d点、e点、f点、g点、h点以及上述八点中位于任意两点之间的点。其中，自第三连接点至第四连接点所形成的相位角大于第五行程段(a-d)所占的相位角。

第二方向Y可以包括第二正方向和第二反方向，第二正方向和第二反方向相背，则第二凸轮14的转动可以位于第五行程段(a-d)的第一行走足16在第二方向Y的位置不变；第二凸轮14的转动可以带动第一行走足16在第六行程段(d-f)沿第二正方向运动；第二凸轮14的转动可以使位于第七行程段(f-g)的第一行走足16在第二方向Y的位置不变；第二凸轮14的转动可以带动第一行走足16在第八行程段(g-a)沿第二反方向运动。

此外，第二凸轮14的转动可以使位于第五行程段(a-d)的第二行走足18在第二方向Y的位置不变；第二凸轮14的转动可以带动第二行走足18在第六行程段(d-f)沿第二正方向运动；第二凸轮14的转动可以使位于第七行程段(f-g)的第二行走足18在第二方向Y的位置不变；第二凸轮14的转动可以带动第二行走足18在第八行程段(g-a)沿第二反方向运动。

在第二凸轮14转动时，第一行走足16和第二行走足18可以作出不同的运动。例如，在第二凸轮14的转动使位于第五行程段(a-d)的第一行走足16在第二方向Y的位置不变时，第二凸轮14可以带动位于第六行程段(d-f)的第二行走足18沿第二正方向运动；在第二凸轮14的转动使位于第五行程段(a-d)的第一行走足16在第二方向Y的位置不变时，第二凸轮14的转动可以使位于第七行程段(f-g)的第二行走足18在第二方向Y的位置不变；在第二凸轮14的转动带动位于第六行程段(d-f)的第一行走足16沿第二正方向运动时，第二凸轮14的转动可以带动位于第八行程段(g-a)的第二行走足18沿第二反方向运动；在第二凸轮14的转动使位于第七行程段(f-g)的第一行走足16在第二方向Y的位置不变时，第二凸轮14的转动可以使位于第五行程段(a-d)的第二行走足18在第二方向Y的位置不变；在第二凸轮14的转动带动第一行走足16在第八行程段(g-a)沿第二反方向运动时，第二凸轮14的转动可以带动位于第五行程段(a-d)的第二行走足18在第二方向Y的位置不变；在第二凸轮14的转动带动第一行走足16在第八行程段(g-a)沿第二反方向运动时，第二凸轮14的转动可以带动位于第六行程段(d-f)的第二行走足18沿第二正方向运动。

第二凸轮14和第一凸轮12协同配合，共同形成行走腿组件10的第一行走足16和第二行走足18的行走轨迹。例如，第一凸轮12的第一行程段(A-D)、第二行程段(D-F)、第三行程段(F-G)以及第四行程段(G-A)分别对应第二凸轮14的第五行程段(a-d)、第六行程段(d-f)、第七行程段(f-g)以及第八行程段(g-a)，即，第一行程段(A-D)所占的相位角等于第五行程段(a-d)所占的相位角，第二行程段(D-F)所占的相位角等于第六行程段(d-f)所占的相位角，第三行程段(F-G)所占的相位角等于第七行程段(f-g)所占的相位角，第四行程段(G-A)所占的相位角等于第八行程段(g-a)所占的相位角。

在上述的实施方式下，对于第一行走足16来说，请结合图4和图5，第一行走足16位于第一凸轮12的第一行程段(A-D)时，第一行走足16可以位于第二凸轮14的第五行程段(a-d)；第一行走足16位于第一凸轮12的第二行程段(D-F)时，第一行走足16可以位于第二凸轮14的第六行程段(d-f)；第一行走足16位于第一凸轮12的第三行程段(F-G)时，第一行走足16可以位于第二凸轮14的第七行程段(f-g)；第一行走足16位于第一凸轮12的第四行程段(G-A)时，第一行走足16可以位于第二凸轮14的第八行程段(g-a)。如此，位于第一行程段(A-D)的第一行走足16在第二方向Y的位置不变，位于第二行程段(D-F)的第一行走足16沿第二正方向运动，位于第三行程段(F-G)的第一行走足16在第二方向Y的位置不变，位于第四行程段(G-A)的第一行走足16沿第二反方向运动。

对于第二行走足18来说，请结合图4和图5，第二行走足18位于第一凸轮12的第一行程段(A-D)时，第二行走足18可以位于第二凸轮14的第五行程段(a-d)；第二行走足18位于第一凸轮12的第二行程段(D-F)时，第二行走足18可以位于第二凸轮14的第六行程段(d-f)；第二行走足18位于第一凸轮12的第三行程段(F-G)时，第二行走足18可以位于第二凸轮14的第七行程段(f-g)；第二行走足18位于第一凸轮12的第四行程段(G-A)时，第二行走足18可以位于第二凸轮14的第八行程段(g-a)。如此，位于第一行程段(A-D)的第二行走足18在第二方向Y的位置不变，位于第二行程段(D-F)的第二行走足18沿第二正方向运动，位于第三行程段(F-G)的第二行走足18在第二方向Y的位置不变，位于第四行程段(G-A)的第二行走足18沿第二反方向运动。其中，第二行走足18的运动轨迹与第一行走足16的运动轨迹相同，运动轨迹如图5所示。

请参阅图6，第一行走足16包括第一行走腿162、第一长度补偿件166和第一脚164，第一行走腿162连接于传动部17，第一长度补偿件166连接于第一行走腿162与第一脚164之间。

第一行走腿162与第一凸轮12连接，第一凸轮12的转动可以带动第一行走足16在第一方向X周期性运动。第一行走腿162还与第二凸轮14连接，第二凸轮14的转动可以带动第一行走足16在第二方向Y周期性运动。第一凸轮12和第二凸轮14分别带动第一行走腿162在第一方向X、第二方向Y周期性运动，从而实现第一脚164的运动。

为了配合第一行走腿162分别与第一凸轮12、第二凸轮14的连接，第一凸轮12设有第一环形凹槽122(见图2)，第一环形凹槽122形成上述实施方式所列的依次首尾相接的第一行程段(A-D)、第二行程段(D-F)、第三行程段(F-G)以及第四行程段(G-A)；第二凸轮14设置第二环形凹槽142，第二环形凹槽142形成上述实施方式所列的依次首尾相接的第五行程段(a-d)、第六行程段(d-f)、第七行程段(f-g)以及第八行程段(g-a)。请结合图7，第一行走腿162还包括第一连接凸柱1626和第二连接凸柱1628，第一连接凸柱1626和第二连接凸柱1628可相对运动。第一连接凸柱1626可滑动地安装于第一环形凹槽122，第一连接凸柱1626可以在第一环形凹槽122的上述四个行程段中作出与对应行程段相应的运动。第二连接凸柱1628可滑动地安装于第二环形凹槽142，第二连接凸柱1628可以在第二环形凹槽142的上述四个行程段中作出与对应行程段相应的运动。

第一长度补偿件166可以大体呈长条板状结构，第一长度补偿件166的长度延伸方向可以与第一方向X一致。第一长度补偿件166还设有第一固定部1662。第一固定部1662可以为通孔。第一固定部1662的数量可以为多个，多个第一固定部1662相互间隔。行走腿组件10可以通过螺钉等紧固件安装于第一固定部1662，使得第一固定部1662固定于第一行走腿1622。

第一脚164可转动地连接于第一长度补偿件166，第一脚164可以通过绕平行于第二方向Y的轴心线来相对第一长度补偿件166转动。第一长度补偿件166用于补偿第一脚164与走腿连接轴15沿第一方向X的间距，使得第一脚164的中心线与行走腿连接轴15的轴心线的距离小于第一行走腿162的中心线与行走腿连接轴15的轴心线的距离，有助于行走腿组件10绕第一脚164转动来降低最小转弯半径，从而在多个行走腿组件10应用于行走装置的情况下，多个行走腿组件10的第一脚164可以相互配合转动来降低行走装置的最小转弯半径。

请参阅图8，第二行走腿182与第一凸轮12连接，第一凸轮12的转动可以带动第二行走足18在第一方向X周期性运动。第二行走腿182还与第二凸轮14连接，第二凸轮14的转动可以带动第二行走足18在第二方向Y周期性运动。第一凸轮12和第二凸轮14分别带动第二行走腿182在第一方向X、第二方向Y周期性运动，从而实现第二脚184的运动。

为了配合第二行走腿182分别与第一凸轮12、第二凸轮14的连接，请参阅图9，第二行走腿182还包括第三连接凸柱1826和第四连接凸柱1828，第三连接凸柱1826和第四连接凸柱1828可相对运动。第三连接凸柱1826可滑动地安装于第一环形凹槽122(见图2)，第三连接凸柱1826可以在第一环形凹槽122的上述四个行程段中作出与对应行程段相应的运动。第四连接凸柱1828可滑动地安装于第二环形凹槽142，第四连接凸柱1828可以在第二环形凹槽142的上述四个行程段中作出与对应行程段相应的运动。

第二长度补偿件186的结构与第一长度补偿件166的结构可以相同或不同，本实施方式中，第二长度补偿件186的结构与第一长度补偿件166的结构相同。例如第二长度补偿件186也可以大体呈长条板状结构，第二长度补偿件186的长度延伸方向也可以与第一方向X一致。第二长度补偿件186还设有第二固定部1862。第二固定部1862可以为通孔。第二固定部1862的数量可以为多个，多个第二固定部1862相互间隔。行走腿组件10可以通过螺钉等紧固件安装于第二固定部1862，使得第二固定部1862固定于第二行走腿1822。

第二脚184可转动地连接于第二长度补偿件186，第二脚184可以通过绕平行于第二方向Y的轴心线来相对第二长度补偿件186转动。第二长度补偿件186用于补偿第二脚184与走腿连接轴15沿第一方向X的间距，使得第二脚184的中心线与行走腿连接轴15的轴心线的距离小于第二行走腿182的中心线与行走腿连接轴15的轴心线的距离，有助于行走腿组件10绕第二脚184转动来降低最小转弯半径，从而在多个行走腿组件10应用于行走装置的情况下，多个行走腿组件10的第二脚184可以相互配合转动来降低行走装置的最小转弯半径。

行走腿组件10还可以包括行走腿支架19，传动部17、第一行走足16以及第二行走足18均安装于行走腿支架19。传动部17可以安装于行走腿支架19内，例如齿轮组11、第一凸轮12和第二凸轮14可以装设于行走腿支架19内。第一行走足16和第二行走足18可以装设于行走腿支架19相背的两侧。

为了配合第一行走足16与行走腿支架19的连接，请结合图6和图7，行走腿支架19可以包括第一导向部192和第二导向部194，第一导向部192与第一长度补偿件166相对固定，第二导向部194与第一长度补偿件166相对固定。第一行走足16分别连接于第一导向部192和第二导向部194。

第一行走腿162沿第一方向X和第二方向Y可滑动地安装于行走腿支架19。第一行走腿162包括第一滑动部1622和第二滑动部1624，第一滑动部1622和第二滑动部1624可相对滑动，第一连接凸柱1626可以固定连接于第一滑动部1622，第二连接凸柱1628可以固定连接于第二滑动部1624。

第一滑动部1622沿第一方向X可滑动的连接于第一导向部192。第一滑动部1622的数量可以为多个，对应的，第一导向部192的数量也与第一滑动部1622的数量一致，本实施方式中，第一滑动部1622的数量为两个，第一导向部192的数量为两个，每一个第一滑动部1622可滑动的连接于对应的一个第一导向部192，两个第一滑动部1622和两个第一导向部192对应相互配合可以较好地增强了第一行走腿162和行走腿支架19连接的稳定性，有助于第一行走足16在第一凸轮12和第二凸轮14的带动下可以顺畅地相对行走腿支架19运动。

第二滑动部1624沿第二方向Y可滑动的连接于第二导向部194。第二滑动部1624的数量可以为多个，对应的，第二导向部194的数量也与第二滑动部1624的数量一致，本实施方式中，第二滑动部1624的数量为两个，第二导向部194的数量为两个，每一个第二滑动部1624可滑动的连接于对应的一个第二导向部194，两个第二滑动部1624和两个第二导向部194对应相互配合可以更进一步地增强了第一行走腿162和行走腿支架19连接的稳定性，有助于第一行走足16在第一凸轮12和第二凸轮14的带动下可以顺畅地相对行走腿支架19运动。

为了配合第二行走足18与行走腿支架19的连接，请参阅图8和图9，行走腿支架19可以包括第三导向部196和第四导向部198，第三导向部196与第二长度补偿件186相对固定，第四导向部198与第二长度补偿件186相对固定。第二行走足18分别连接于第三导向部196和第四导向部198。

对应的，第二行走足18包括第二行走腿182和第二脚184，第二脚184连接于第二行走腿182，第二脚184可以通过螺纹连接、焊接等方式固定于第二行走腿182。第二行走腿182沿第一方向X和第二方向Y可滑动地安装于行走腿支架19。第二行走腿182包括第三滑动部1822和第四滑动部1824，第三滑动部1822和第四滑动部1824可相对滑动，第三连接凸柱1826可以固定连接于第三滑动部1822，第四连接凸柱1828可以固定连接于第四滑动部1824。

第三滑动部1822沿第一方向X可滑动的连接于第三导向部196。第三滑动部1822的数量可以为多个，对应的，第三导向部196的数量也与第三滑动部1822的数量一致，本实施方式中，第三滑动部1822的数量为两个，第三导向部196的数量为两个，每一个第三滑动部1822可滑动的连接于对应的一个第三导向部196，两个第三滑动部1822和两个第三导向部196对应相互配合可以较好地增强了第二行走腿182和行走腿支架19连接的稳定性，有助于第二行走足18在第一凸轮12和第二凸轮14的带动下可以顺畅地相对行走腿支架19运动。

第四滑动部1824沿第二方向Y可滑动的连接于第四导向部198。第四滑动部1824的数量可以为多个，对应的，第四导向部198的数量也与第四滑动部1824的数量一致，本实施方式中，第四滑动部1824的数量为两个，第四导向部198的数量为两个，每一个第四滑动部1824可滑动的连接于对应的一个第四导向部198，两个第四滑动部1824和两个第四导向部198对应相互配合可以更进一步地增强了第二行走腿182和行走腿支架19连接的稳定性，有助于第二行走足18在第一凸轮12和第二凸轮14的带动下可以顺畅地相对行走腿支架19运动。

请参阅图10和图11，本申请实施方式还提供一种行走装置100。行走装置100包括机架20和上述任一实施方式的行走腿组件10，行走腿组件10通过行走腿连接轴15可转动的连接于机架20。行走装置100可以通过行走腿组件10来实现转弯，且可以达到较小的最小转弯半径。

机架20可以安装有电机30，电机30用于驱动行走腿组件10行走移动。例如电机30可以通过驱动行走腿连接轴15来带动齿轮组11转动，齿轮组11的转动分别带动第一凸轮12和第二凸轮14转动以实现第一行走足16和第二行走足18的交替行走移动。

行走腿组件10的数量至少为四个，至少四个行走腿组件10可以协同配合实现行走装置100的运动。例如，至少四个行走腿组件10可以按照顺序排列分布于机架20，顺序排列为依顺时针方向或逆时针方向的顺序排列，使得至少四个行走腿组件10可以在第一方向X排列成等数量的两列。

至少四个行走腿组件10的第一行走足16按照顺序排列的相位差均为第一相位差值，至少四个行走腿组件10的第二行走足18按照顺序排列的相位差均为第二相位差值，第一相位差值等于第二相位差值。例如，至少四个行走腿组件10的第一行走足16按照顺时针方向Z排列的相位差均为第一相位差值，至少四个行走腿组件10的第二行走足18按照顺时针方向Z排列的相位差均为第二相位差值。其中，第一行走足16之间的相位差可以为对应同一行走腿组件10的第一凸轮12之间的相位差，也可以为对应同一行走腿组件10的第二凸轮14之间的相位差；第二行走足18之间的相位差可以为对应同一行走腿组件10的第一凸轮12之间的相位差，也可以为对应同一行走腿组件10的第二凸轮14之间的相位差。

行走装置100行走时，每个行走腿组件10的第一脚164和第二脚184交替地处于落地位置，当至少四个行走腿组件10的处于落地位置的第一脚164的中心线与对应连接的行走腿连接轴15的轴心线的距离相等，此时行走装置100中处于落地位置的行走腿组件10均可以绕各自的第一脚164转动，且在行走腿组件10绕第一脚164转动的过程中，第一脚164所在的落地位置保持不变，行走腿组件10通过绕行走腿连接轴15相对机架20转动，从而使得每个处于落地位置的行走腿组件10不仅可以通过转动的方式来改变行走装置100的行走方向，而且由于第一脚164的落地位置保持不变，还有助于降低行走装置100的最小转弯半径。

对应地，由于至少四个行走腿组件10的第一行走足16按照顺序排列的相位差均为第一相位差值，为了使至少四个行走腿组件10的处于落地位置的第一脚164的中心线与对应连接的行走腿连接轴15的轴心线的距离相等，至少四个行走腿组件10的第一长度补偿件166的对应连接第一脚164的位置与行走腿连接轴15的轴心线的第一距离值X1可以根据第一相位差值做适应地调整。例如，至少四个行走腿组件10的第一距离值X1的按照顺序排列的第一距离差值均为第一脚164沿第一方向X运动第一相位差值所对应的位移量，从而可以至少四个行走腿组件10的处于落地位置的第一脚164的中心线与对应连接的行走腿连接轴15的轴心线的距离相等，可以保证每个处于落地位置的行走腿组件10的第一脚164具有相同的转向半径R1，如图12所示。

此外，当至少四个行走腿组件10的处于落地位置的第二脚184的中心线与对应连接的行走腿连接轴15的轴心线的距离相等，此时行走装置100中处于落地位置的行走腿组件10均可以绕各自的第二脚184转动，且在行走腿组件10绕第二脚184转动的过程中，第二脚184所在的落地位置保持不变，行走腿组件10通过绕行走腿连接轴15相对机架20转动，从而使得每个处于落地位置的行走腿组件10不仅可以通过转动的方式来改变行走装置100的行走方向，而且由于第二脚184的落地位置保持不变，还有助于降低行走装置100的最小转弯半径。

对应地，由于至少四个行走腿组件10的第二行走足18按照顺序排列的相位差均为第二相位差值，为了使至少四个行走腿组件10的处于落地位置的第二脚184的中心线与对应连接的行走腿连接轴15的轴心线的距离相等，至少四个行走腿组件10的第二长度补偿件186的对应连接第二脚184的位置与行走腿连接轴15的轴心线的第二距离值X2可以根据第二相位差值做适应地调整。例如，至少四个行走腿组件10的第二距离值X2的按照顺序排列的第二距离差值均为第二脚184沿第一方向X运动第二相位差值所对应的位移量，从而可以至少四个行走腿组件10的处于落地位置的第二脚184的中心线与对应连接的行走腿连接轴15的轴心线的距离相等，可以保证每个处于落地位置的行走腿组件10的第二脚184具有相同的转向半径R2，如图12所示。

在一些实施方式中，行走腿组件10的数量可以为N，其中N大于或等于4。第一相位差值等于180/N度。本申请实施方式以N为4作为例子进行说明。基于此，行走装置100则仅包括四个行走腿组件10，四个行走腿组件10的第一行走足16按照顺序排列的相位差均为45°，四个行走腿组件10的第二行走足18按照顺序排列的相位差均为45°。其中，行走腿组件10的按照顺序排列的首位行走腿组件10的第一行走足16和末位行走腿组件10的第一行走足16的相位差可为135°，行走腿组件10的按照顺序排列的首位行走腿组件10的第一行走足18和末位行走腿组件10的第二行走足18的相位差的相位差可为135°，如图13所示，从而可以保证行走装置100中至少三只行走足沿第一正方向运动且在第二方向Y的位置不变，同时又能保证行走装置100中有第四只行走足落地来配合已落地的其他三只行走足来实现行走装置100的不间断地运动，并且由于行走装置100在不间断地运动过程中，行走装置100的高度不变，保证了行走装置100运动的平稳性。而第一行程段(A-D)和第五行程段(a-d)所占的相位角不至于过小，有助于延长行走装置100中的行走足落地的时间，增大行走装置100的步距，从而可以提高行走装置100的行走效率。此外，第一凸轮12通过第一行程段(A-D)和第二凸轮14通过第五行程段(a-d)可以带动行走足匀速运动，从而可以实现行走装置100的匀速运动。

为了兼顾行走装置100的越障能力以及第二凸轮14在第六行程段(d-f)的提升力F，由于F＝(Txδ)/L，其中T为动力输入扭矩，δ为第二凸轮14的第六行程段(d-f)所占的相位角，L为第二凸轮14的升程，可以选取δ＝360/6＝60°，则第六行程段(d-f)和第二行程段(D-F)所占的相位角为60度，此时能够较好地保证第二凸轮14在第六行程段(d-f)的提升力，提高了行走装置100的爬坡能力以及越障能力。

在第六行程段(d-f)和第二行程段(D-F)所占的相位角为60度的情况下，则第四行程段(G-A)和第八行程段(g-a)所占的相位角为60度，第三行程段(F-G)和第七行程段(f-g)所占的相位角为105度。而第三行程段(F-G)和第七行程段(f-g)所占的相位角不至于过小，有助于保证行走装置100中的行走足悬空的时间，可以更进一步提高行走装置100的越障能力。

本实施方式中，四个行走腿组件10的第一行走足16和第二行走足18可以按照图14所示的形式分布，即第一行走腿组件1010、第二行走腿组件1020、第三行走腿组件1030以及第四行走腿组件1040依次沿顺时针方向Z分布。

第一行走腿组件1010包括第一行走足1和第二行走足5，第二行走腿组件1020包括第一行走足2和第二行走足6；第三行走腿组件1030包括第一行走足3和第二行走足7，第四行走腿组件1040包括第一行走足4和第二行走足8。四个行走腿组件10中的四个第一行走足16即第一行走足1、第一行走足2、第一行走足3以及第一行走足4依次沿顺时针方向Z分布；四个行走腿组件10中的四个第二行走足18即第二行走足5、第二行走足6、第二行走足7以及第二行走足8依次沿顺时针方向Z分布。四个行走腿组件10的八个行走足(1-8)的运动时序为图15所示。

基于行走装置100有四个行走腿组件10的情况下，请参阅图16，一方面，则四个行走腿组件10的第一距离值X1的按照顺序排列的第一距离差值△X1均为第一脚164沿第一方向X运动45度所对应的位移量，即第一行走腿组件1010的第一长度补偿件1601与第二行走腿组件1020的第一长度补偿件1602的第一距离差值△X1等于第二行走腿组件1020的第一长度补偿件1602与第三行走腿组件1030的第一长度补偿件1603的第一距离差值△X1等于第三行走腿组件1030的第一长度补偿件1603与第四行走腿组件1040的第一长度补偿件1604的第一距离差值△X1。另一方面，则四个行走腿组件10的第二距离值X2的按照顺序排列的第二距离差值△X2均为第二脚184沿第一方向X运动45度所对应的位移量，即第一行走腿组件1010的第二长度补偿件1801与第二行走腿组件1020的第二长度补偿件1802的第二距离差值△X2等于第二行走腿组件1020的第二长度补偿件1802与第三行走腿组件1030的第二长度补偿件1803的第二距离差值△X2等于第三行走腿组件1030的第二长度补偿件1803与第四行走腿组件1040的第二长度补偿件1804的第二距离差值△X2。

在行走装置100的四个行走腿组件10未采用第一长度补偿件166和第二长度补偿件186时，行走装置100的八个行走足(1-8)的分布情况如图17所示，导致了处于落地位置的行走腿组件10的第一脚164具有不同的转向半径，也导致了处于落地位置的行走腿组件10的第二脚184也具有不同的转向半径。

而在行走装置100的四个行走腿组件10采用了图16所示的四个第一长度补偿件166和四个第二长度补偿件186后，可以保证每个处于落地位置的行走腿组件10的第一脚164具有相同的转向半径R1，以及保证每个处于落地位置的行走腿组件10的第二脚184具有相同的转向半径R2，如图18所示。

八个行走足(1-8)的换脚时序如图19所示。从图19的八个行走足(1-8)的换脚时序可知，在行走装置100的四个第一行走足(1234)均处于落地位置时，四个第一行走足(1234)具有相同的转向半径，此时行走装置100可以通过四个第一行走足(1234)进行转向。而在四个第一行走足(1234)处于落地位置前的时段中，即在行走足(8123)落地至第一行走足(1234)落地的时段中，此时第二行走足8抬起且第一行走足4未落地，由于第一行走足(123)落地位置没有改变，第一行走足(123)还具有相同的转向半径，行走装置100也可以通过三个第一行走足(123)进行转动。此外，在四个第一行走足(1234)处于落地位置后的时段中，即在第一行走足(1234)落地至行走足(2345)落地的时段中，此时第一行走足4抬起且第二行走足5未落地，由于第一行走足(123)落地位置没有改变，第一行走足(123)还具有相同的转向半径，行走装置100也可以通过三个第一行走足(123)进行转动。

从图19的八个行走足(1-8)的换脚时序可知，在行走装置100的四个第二行走足(5678)均处于落地位置时，四个第二行走足(5678)具有相同的转向半径，此时行走装置100可以通过四个第二行走足(5678)进行转向。而在四个第二行走足(5678)处于落地位置前的时段中，即在行走足(4567)落地至第二行走足(5678)落地的时段中，此时第一行走足4抬起且第二行走足8未落地，由于第二行走足(567)落地位置没有改变，第二行走足(567)还具有相同的转向半径，行走装置100也可以通过三个第二行走足(567)进行转动。此外，在四个第一行走足(5678)处于落地位置后的时段中，即在第二行走足(5678)落地至行走足(6781)落地的时段中，此时第二行走足5抬起且第一行走足1未落地，由于第二行走足(678)落地位置没有改变，第二行走足(678)还具有相同的转向半径，行走装置100也可以通过三个第二行走足(567)进行转动。

本申请实施方式还提供一种行走机器人(图未示)。行走机器人包括上述任一实施方式的行走装置100和机身，行走装置100设置于机身。行走机器人通过行走装置100来调整自身的稳定性和越障高度。

本申请实施方式提供的行走腿组件10、行走装置100和行走机器人中，传动部17的运动带动第一行走足16和第二行走足18沿第一方向X进行周期性运动，以及沿第二方向Y进行周期性运动，两者交替地行走，实现了行走腿组件10的行走移动，并且第一长度补偿件166连接于第一行走腿162与第一脚164之间，使得第一脚164的中心线与行走腿连接轴15的轴心线的距离小于第一行走腿162的中心线与行走腿连接轴15的轴心线的距离，有助于行走腿组件10绕第一脚164转动来降低最小转弯半径，从而在多个行走腿组件10应用于行走装置100的情况下，多个行走腿组件10可以相互配合转动来降低行走装置100的最小转弯半径。

在本申请中，除非另有明确的规定或限定，术语“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通，也可以是仅为表面接触，或者通过中间媒介的表面接触连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为特指或特殊结构。术语“一些实施方式”、“其他实施方式”等的描述意指结合该实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本申请中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本申请中描述的不同实施方式或示例以及不同实施方式或示例的特征进行结合和组合。

以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施方式技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种行走腿组件，其特征在于，包括传动部、第一行走足、第二行走足以及行走腿连接轴，所述传动部的运动带动所述第一行走足和所述第二行走足沿第一方向进行周期性运动，以及沿第二方向进行周期性运动，且所述第一行走足和所述第二行走足交替地行走，所述第一行走足包括第一行走腿、第一长度补偿件和第一脚，所述第一行走腿连接于所述传动部，所述第一长度补偿件连接于所述第一行走腿与所述第一脚之间，所述第一长度补偿件用于补偿所述第一脚与所述行走腿连接轴沿所述第一方向的间距，所述第一脚行走处于落地位置且所述第一脚的中心线与所述行走腿连接轴的轴心线的距离最小时，所述第一脚的中心线与所述行走腿连接轴的轴心线的距离小于所述第一行走腿的中心线与所述行走腿连接轴的轴心线的距离。

2.根据权利要求1所述的行走腿组件，其特征在于，所述第二行走足包括第二行走腿、第二长度补偿件和第二脚，所述第二行走腿连接于所述传动部，所述第二长度补偿件连接于所述第二行走腿与所述第二脚之间，所述第二长度补偿件用于补偿所述第二脚与所述行走腿连接轴沿所述第一方向的间距，所述第二脚行走处于落地位置且所述第二脚的中心线与所述行走腿连接轴的轴心线的距离最小时，所述第二脚的中心线与所述行走腿连接轴的轴心线的距离小于所述第二行走腿的中心线与所述行走腿连接轴的轴心线的距离。

3.根据权利要求2所述的行走腿组件，其特征在于，所述行走腿组件还包括行走腿支架，所述传动部装设于所述行走腿支架，并连接于所述第一行走腿和所述第二行走腿之间，所述第一行走腿沿所述第一方向和所述第二方向可滑动地安装于所述行走腿支架，所述第二行走腿沿所述第一方向和所述第二方向可滑动地安装于所述行走腿支架。

4.根据权利要求3所述的行走腿组件，其特征在于，所述第一长度补偿件设有多个相互间隔的第一固定部，所述第一固定部固定于所述第一行走腿；所述第二长度补偿件设有多个相互间隔的第二固定部，所述第二固定部固定于所述第二行走腿。

5.根据权利要求1所述的行走腿组件，其特征在于，所述第一方向垂直于所述第二方向。

6.一种行走装置，其特征在于，包括：

机架；以及

至少四个根据权利要求1所述的行走腿组件，所述至少四个行走腿组件通过所述行走腿连接轴可转动的连接于所述机架，所述至少四个所述行走腿组件的所述第一行走足按照顺序排列的相位差均为第一相位差值，至少四个所述行走腿组件的所述第二行走足按照所述顺序排列的相位差均为第二相位差值，所述顺序排列为依顺时针方向或逆时针方向的顺序排列，所述第一相位差值等于所述第二相位差值，所述行走装置行走时，所述至少四个行走腿组件的处于落地位置的所述第一脚的中心线与对应连接的所述行走腿连接轴的轴心线的距离相等。

7.根据权利要求6所述的行走装置，其特征在于，所述第二行走足包括第二行走腿、第二长度补偿件和第二脚，所述第二行走腿连接于所述传动部，所述第二长度补偿件连接于所述第二行走腿与所述第二脚之间，所述第二长度补偿件用于补偿所述第二脚与所述行走腿连接轴沿所述第一方向的间距，所述第二脚行走处于落地位置且所述第二脚的中心线与所述行走腿连接轴的轴心线的距离最小时，所述第二脚的中心线与所述行走腿连接轴的轴心线的距离小于所述第二行走腿的中心线与所述行走腿连接轴的轴心线的距离，所述行走装置行走时，所述至少四个行走腿组件的处于落地位置的所述第二脚的中心线与对应连接的所述行走腿连接轴的轴心线的距离相等。

8.根据权利要求6所述的行走装置，其特征在于，至少四个所述行走腿组件的数量为N，所述第一相位差值等于180/N度。

9.根据权利要求8所述的行走装置，其特征在于，至少四个所述行走腿组件仅包括四个所述行走腿组件，所述第一相位差等于45度。

10.一种行走机器人，其特征在于，包括：

机身；以及

权利要求6至9任一项所述的行走装置，所述行走装置连接于所述机身。

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