CN111439319A - 一种可变形的腿部结构及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人技术领域，公开了一种可变形的腿部结构及机器人。该腿部结构，包括安装在机器人本体上的第一动力源，第二动力源，四连杆机构和轮子；第一动力源驱动第二动力源的本体和四连杆机构一起转动，第二动力源的输出轴与四连杆机构轴连接以使四连杆机构的四个连杆发生转动实现变形；轮子可拆卸的装设在四连杆机构上。当四连杆机构变形至压缩折叠状态时，轮子着地；当四连杆机构变形至伸长站立状态时，轮子离开地面，四连杆机构的其中一个连杆的端部着地。本发明的腿部结构和机器人有效的解决了目前的机器人的腿部结构的运行状态较为单一的问题。

Description

一种可变形的腿部结构及机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种可变形的腿部结构及机器人。

背景技术

目前，轮腿式或足式机器人运动状态较为单一，例如仅能在站立状态下稳定运行，或者仅能在折叠状态下稳定运行，这就导致其使用的场景较为单一。如何使轮腿式或足式机器人既可以在站立状态下稳定运行，又可以在折叠状态下稳定运行成为本领域的研究热点。

发明内容

有鉴于此，为了解决目前的机器人运行状态较为单一的问题，本发明提供一种可变形的腿部结构。

本发明还提供了一种应用上述可变形的腿部结构的机器人。

采用如下技术方案实现：

一种可变形的腿部结构，用于机器人，包括安装在所述机器人本体上的第一动力源，与所述第一动力源连接的第二动力源，以及与所述第二动力源连接的四连杆机构；

所述第一动力源驱动所述第二动力源的本体和所述四连杆机构一起转动，所述第二动力源的输出轴与所述四连杆机构轴连接以使所述四连杆机构的四个连杆转动实现伸长站立或压缩折叠。

本发明中因为第一动力源能够驱动第二动力源的本体和四连杆机构一起转动，这样可以通过控制第一动力源，来实现腿部结构的前进、后退、跨越等功能；还因为第二动力源的输出轴与四连杆机构轴连接以使四连杆机构的四个连杆转动实现伸长站立或压缩折叠，这样可以通过控制第二动力源来实现四连杆机构的变形，进而实现腿部结构的变形；

即本发明的腿部结构通过两个动力源来对四连杆机构进行驱动，使四连杆机构有两个运动自由度，通过四连杆机构两个运动自由度之间的相互配合，使本发明的腿部结构既能够实现在站立状态下的稳定运行，又能够实现在折叠状态下的稳定运行，有效的解决了目前的轮腿式或足式机器人的运行状态较为单一的问题。

优选的，四连杆机构包括与所述本体连接的第一连杆，与所述输出轴轴连接的第二连杆，第三连杆和第四连杆；所述第三连杆与所述第四连杆铰接，所述第三连杆与所述第一连杆铰接，所述第四连杆与所述第二连杆铰接。

本发明的第一动力源驱动第二动力源，并通过第一连杆带动四连杆机构与本体一起转动，同时配合第二动力源驱动第二连杆绕输出轴转动实现四连杆机构的变形，进而使本发明的腿部结构既能够实现在站立状态下的稳定运行，还能够实现在折叠状态下的稳定运行，有效的解决了目前的轮腿式或足式机器人的腿部结构运行状态较为单一的问题。

优选的，远离所述输出轴的所述第二连杆的一端与所述第四连杆的一端铰接，所述第四连杆的另一端与所述第三连杆的一个端部铰接，与所述第四连杆铰接的所述第三连杆的端部还与所述第一连杆铰接。

优选的，远离所述本体的所述第一连杆的一端与所述第三连杆的一端铰接，所述第三连杆的另一端与所述第四连杆的中部铰接，所述第四连杆的一个端部与所述第二连杆铰接。

优选的，所述第一连杆内形成有容纳腔，所述第二连杆和所述第四连杆位于所述容纳腔内，使腿部结构的外观美观，形状更具有仿生性。

优选的，所述第一连杆包括与所述本体连接的连接板，以及盖合在所述连接板上以形成所述容纳腔的盖体；远离所述第二动力源的所述连接板的一端与第三连杆和所述第四连杆铰接；所述盖体的一端与所述第二动力源的一侧面固定连接。

优选的，还包括轮子，所述轮子可拆卸的安装在所述四连杆机构上；当所述四连杆机构处于压缩折叠状态时，所述轮子着地；当所述四连杆机构处于伸长站立状态时，所述轮子离开地面，同时所述四连杆机构的其中一个连杆的端部着地。

因为本发明的轮子是可拆卸的安装在四连杆机构上的，所以当不需要使用轮子时，可以拆卸掉；当需要用到轮子时，可以将轮子安装到四连杆机构上，这样就扩大了本发明的腿部结构的应用场景。无论是安装有轮子的腿部结构，还是没有安装轮子的腿部结构，都能有效的解决目前的轮腿式或足式机器人的腿部结构运行状态较为单一的问题。

优选的，当所述四连杆机构变形至伸长站立状态时，所述四连杆机构着地的一端装设有弹性部或滚动部。

当着地的一端装设有弹性部时，弹性部能够避免较大的冲击力对腿部结构的损坏，且通常弹性部内具有传感器，以实现弹性部对地面接触的检测。

当着地的一端装设有滚动部时，滚动部能够使腿部结构无论是在伸长展开状态，还是在压缩折叠状态下，都能够在地面上像小车一样的滚动。

优选的，滚动部为带动力轮子；滚动部可以为带有动力源的橡胶轮，且动力源藏在轮子内部，例如电机轮组。

优选的，所述可变形的腿部结构还包括连接件，所述连接件的一侧面与所述第一动力源连接，另一侧面与所述第二动力源连接。

本发明还提供了一种机器人，此机器人包括本发明的可变形的腿部结构，以及机器人本体，可变形的腿部结构安装在所述机器人本体上。

与现有技术相比，采用上述方案本发明的有益效果为：

本发明的可变形的腿部结构通过两个动力源来对四连杆机构进行驱动，使四连杆机构有两个运动自由度，通过四连杆机构两个运动自由度之间的相互配合，使本发明的腿部结构既能够实现在站立状态下的稳定运行，又能够实现在折叠状态下的稳定运行，有效的解决了目前的轮腿式或足式机器人的腿部结构运行状态较为单一的问题。

因为本发明的机器人采用的是本发明的可变形的腿部结构，所以本发明的机器人也有效的解决了目前的轮腿式或足式机器人运行状态较为单一的问题。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的可变形的腿部结构的在展开站立状态下的结构示意图；

图2是图1的爆炸结构示意图；

图3是图2中的A处的放大结构示意图；

图4是本发明实施例1提供的可变形的腿部结构的安装滚动部后的结构示意图；

图5是本发明实施例1提供的可变形的腿部结构在压缩折叠状态下的结构示意图；

图6是本发明实施例2提供的可变形的腿部结构在展开站立状态下的结构示意图；

图7是本发明实施例2提供的可变形的腿部结构装配滚动部后的结构示意图；

图8是本发明实施例3提供的一种应用实施例2的可变形腿部结构的机器人在展开站立状态下的结构示意图，此机器人没有安装滚动部；

图9是本发明实施例3提供的一种应用实施例2的可变形腿部结构的机器人在半展开站立状态下的第一结构示意图，此机器人安装有滚动部；

图10是本发明实施例3提供的一种应用实施例2的可变形腿部结构的机器人在压缩折叠状态下的结构示意图，此机器人安装滚动部；

图11是本发明实施例3提供的一种应用实施例2的可变形腿部结构的机器人在半展开站立状态下的第二种结构示意图，此机器人安装滚动部；

图12是本发明实施例3提供的一种应用实施例2的可变形腿部结构的机器人在半展开站立状态下的第三种结构示意图，此机器人安装滚动部；

图13是本发明实施例3提供的一种应用实施例2的可变形腿部结构的机器人在完全展开站立状态下的结构示意图，此机器人安装滚动部；

图14是本发明实施例4提供的一种应用实施例1的可变形腿部结构的机器人在压缩折叠状态下的结构示意图，此机器人没有安装滚动部，且拆卸掉轮组；

图15是本发明实施例4提供的一种应用实施例1的可变形腿部结构的机器人在半展开站立状态下的结构示意图，此机器人没有安装滚动部，且拆卸掉轮组；

图16是本发明实施例4提供的一种应用实施例1的可变形腿部结构的机器人在完全展开站立状态下的结构示意图，此机器人没有安装滚动部，且拆卸掉轮组；

图中：1、第一动力源；2、第二动力源；3、四连杆机构；4、轮子；5、连接件；31、第一连杆；32、第二连杆；33、第三连杆；34、第四连杆；311、连接板；312、盖体。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、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发明和简化描述，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发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”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，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件部的连通或两个元件的相互作用关系。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发明中的具体含义。

实施例1

本实施例提供了一种可变形的腿部结构，用于机器人，包括安装在机器人本体上的第一动力源1，第二动力源2，四连杆机构3和轮子4；

第一动力源1驱动第二动力源2的本体和四连杆机构3一起转动，第二动力源2的输出轴还与四连杆机构3轴连接以使四连杆机构3还能够绕输出轴旋转，轮子4可拆卸的装设在四连杆机构3上；

如图1-图5所示，远离输出轴的第二连杆32的一端与第四连杆3的一端铰接，第四连杆34的另一端与所述第三连杆33的一个端部铰接，与第四连杆34铰接的第三连杆33的端部还与第一连杆31铰接；且轮子4装设在第一连杆31与第三连杆33的铰接处；

其中，第一连杆31包括与本体连接的连接板311，以及盖合在连接板311上以形成容纳腔的盖体312；远离第二动力源的连接板311的一端与第三连杆33和第四连杆34铰接；盖体312的一端与第二动力源2的一侧面固定连接，另一端与轮子4铰接，轮子4位于连接板311和盖体312之间。

当四连杆机构3变形至压缩折叠状态时，轮子4着地；

当四连杆机构3变形至伸长站立状态时，轮子4离开地面，远离第一连杆31的第三连杆33的一端着地。

在本实施例中，轮子4可以是万向轮，这样是使本实施例的可变形的腿部结构能够稳定的实现转弯等动作。

在本实施例中，远离第一连杆31的第三连杆33的一端可以设置弹性部，也可以设置带有动力源的轮子。其中弹性部能够避免较大的冲击力对腿部结构的损坏，通常在弹性部内具有传感器，以实现弹性部对地面触碰的检测。带有动力源的轮子可以是带有动力源的橡胶轮，也可以是电机轮组，如图4所示，当远离第一连杆31的第三连杆33的一端设置滚动部时，可是使本实施例的可变形的腿部结构在折叠状态下时，可以向小车一样在地面上稳定的运行。

本实施例的可变形的腿部结构，当第二动力源2驱动四连杆机构3的第二连杆32绕输出轴转动时，四连杆机构3发生形变，当四连杆机构3变形至压缩折叠状态时，如图5所示，此时轮子4着地，此时本实施例的腿部结构能够通过轮子4实现腿部结构在地面上的滚动，使装配有本实施例的腿部结构的机器人像小车一样在地面上稳定的运行；当四连杆机构3变形至伸长展开状态时，如图1所示，此时轮子4离开地面，同时四连杆机构3的第三连杆33的端部着地，此时腿部结构能够通过第三连杆33实现完全站立或半站立。

又因为第一动力源1启动后，能够驱动第二动力源2的本体通过第一连杆31带动四连杆机构3一起转动，这样就使可变形的腿部结构实现稳定的向前、向后、跨越等动作。

综上所述，本实施例的腿部结构通过两个动力源来对四连杆机构3进行驱动，第一动力源1驱动第二动力源2通过第一连杆31带动四连杆机构3一起转动，同时配合第二动力源2驱动第二连杆32带动四连杆机构3绕输出轴转动以使四连杆机构3在发生形变，进而使本实施例的腿部结构既能够实现在站立状态下的稳定运行，还能够在折叠状态下稳定运行，有效的解决了目前的轮腿式或足式机器人的腿部结构运行状态较为单一的问题。

另外，因为本实施例的轮子4是可拆卸的安装在四连杆机构3上的，所以增加了本实施例的腿部结构的应用场景。例如当不需要使用轮子4时，如图14-图16所示，可以拆卸掉，而拆卸掉轮子4的腿部结构虽然不能使装配此腿部结构的机器人像小车一样在地面上滚动，但是仍然能够实现变形，即仍然能够压缩折叠、伸长站立。

实施例2

本实施例提供了一种可变形的腿部结构，用于机器人，包括安装在机器人本体上的第一动力源1，第二动力源2，四连杆机构3和轮子4；

第一动力源1驱动第二动力源2的本体和四连杆机构3一起转动，第二动力源2的输出轴还与四连杆机构3轴连接以使四连杆机构3还能够绕输出轴旋转，轮子4可拆卸的装设在四连杆机构3上；

如图6和图7所示，远离本体的所述第一连杆31的一端与第三连杆33的一端铰接，第三连杆33的另一端与第四连杆34的中部铰接，第四连杆34的一个端部与第二连杆32铰接，且轮子4装设在第四连杆34与第二连杆32的铰接处；

当四连杆机构3变形至压缩折叠状态时，轮子4着地；

当四连杆机构3变形至伸长站立状态时，轮子4离开地面，远离第二连杆32的所述第四连杆34的一端着地。

在本实施例中，轮子4可以是万向轮，这样是使本实施例的可变形的腿部结构能够稳定的实现转弯等动作。

在本实施例中，远离第二连杆32的所述第四连杆34的一端可以设置弹性部，也可以设置带有动力源的轮子。其中弹性部能够避免较大的冲击力对腿部结构的损坏，通常在弹性部内具有传感器，以实现弹性部对地面触碰的检测。带有动力源的轮子可以是带有动力源的橡胶轮，也可以是电机轮组，如图7所示。

当远离第二连杆32的所述第四连杆34的一端设置滚动部时，本实施例的可变形的腿部结构无论是在伸长站立状态下，还是在压缩折叠状态下，均可以向小车一样在地面上稳定的运行，如图9-图13所示。

同理，本实施例的腿部结构通过两个动力源来对四连杆机构3进行驱动，第一动力源1驱动第二动力源2通过第一连杆31带动四连杆机构3一起转动，同时配合第二动力源2驱动第二连杆32带动四连杆机构3绕输出轴转动以使四连杆机构3在发生形变，进而使本实施例的腿部结构既能够实现在站立状态下的稳定运行，还能够在折叠状态下稳定运行，有效的解决了目前的轮腿式或足式机器人的腿部结构运行状态较为单一的问题。

另外，因为本实施例的轮子4是可拆卸的安装在四连杆机构3上的，所以增加了本实施例的腿部结构的应用场景。例如当不需要使用轮子4时，可以拆卸掉，而拆卸掉轮子4的腿部结构虽然不能使装配此腿部结构的机器人像小车一样在地面上滚动，但是仍然能够实现变形，即仍然能够压缩折叠、伸长站立。

实施例3

本实施例提供一种机器人，如图8-图13所示，包括实施例2的可变形的腿部结构，以及机器人本体，可变形的腿部结构安装在所述机器人本体上。

因为实施例2的可变形的腿部结构既能够在伸长站立状态下实现稳定的运行，又能够在压缩折叠状态下实现稳定的运行，所以应用其的机器人也具有上述优点，即解决了目前的机器人运行状态较比单一的问题。

实施例4

本实施例提供一种机器人，如图14-图16所示，包括实施例1的可变形的腿部结构，以及机器人本体，可变形的腿部结构安装在所述机器人本体上。

因为实施例1的可变形的腿部结构既能够在伸长站立状态下实现稳定的运行，又能够在压缩折叠状态下实现稳定的运行，所以应用其的机器人也具有上述优点，即解决了目前的机器人运行状态较比单一的问题。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种可变形的腿部结构，用于机器人，其特征在于，包括安装在所述机器人本体上的第一动力源(1)，与所述第一动力源(1)连接的第二动力源(2)，以及与所述第二动力源(2)连接的四连杆机构(3)；

所述第一动力源(1)驱动所述第二动力源(2)的本体和所述四连杆机构(3)一起转动，所述第二动力源(2)的输出轴与所述四连杆机构(3)轴连接以使所述四连杆机构(3)的四个连杆转动实现伸长站立或压缩折叠。

2.如权利要求1所述的可变形的腿部结构，其特征在于，所述四连杆机构(3)包括与所述本体连接的第一连杆(31)，与所述输出轴轴连接的第二连杆(32)，第三连杆(33)和第四连杆(34)；所述第三连杆(33)与所述第四连杆(34)铰接，所述第三连杆(33)与所述第一连杆(31)铰接，所述第四连杆(34)与所述第二连杆(32)铰接。

3.如权利要求2所述的可变形的腿部结构，其特征在于，远离所述输出轴的所述第二连杆(32)的一端与所述第四连杆(34)的一端铰接，所述第四连杆(34)的另一端与所述第三连杆(33)的一个端部铰接，与所述第四连杆(34)铰接的所述第三连杆(33)的端部还与所述第一连杆(31)铰接。

4.如权利要求2所述的可变形的腿部结构，其特征在于，远离所述本体的所述第一连杆(31)的一端与所述第三连杆(33)的一端铰接，所述第三连杆(33)的另一端与所述第四连杆(34)的中部铰接，所述第四连杆(34)的一个端部与所述第二连杆(32)铰接。

5.如权利要求3所述的可变形的腿部结构，其特征在于，所述第一连杆(31)内形成有容纳腔，所述第二连杆(32)和所述第四连杆(34)位于所述容纳腔内。

6.如权利要求5所述的可变形的腿部结构，其特征在于，所述第一连杆(31)包括与所述本体连接的连接板(311)，以及盖合在所述连接板(311)上以形成所述容纳腔的盖体(312)；远离所述第二动力源(2)的所述连接板(311)的一端与第三连杆(33)和所述第四连杆(34)铰接；所述盖体(312)的一端与所述第二动力源(2)的一侧面固定连接。

7.如权利要求1-6任一项所述的可变形的腿部结构，其特征在于，还包括轮子(4)，所述轮子(4)可拆卸的安装在所述四连杆机构(3)上；当所述四连杆机构(3)处于压缩折叠状态时，所述轮子(4)着地；当所述四连杆机构(3)处于伸长站立状态时，所述轮子(4)离开地面，同时所述四连杆机构(3)的其中一个连杆的端部着地。

8.如权利要求7所述的可变形的腿部结构，其特征在于，当所述四连杆机构(3)变形至伸长站立状态时，所述四连杆机构(3)着地的一端装设有弹性部或滚动部。

9.如权利要求1-6任一项所述的可变形的腿部结构，其特征在于，所述可变形的腿部结构还包括连接件(5)，所述连接件(5)的一侧面与所述第一动力源(1)连接，另一侧面与所述第二动力源(2)连接。

10.一种机器人，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的可变形的腿部结构，以及机器人本体；所述可变形的腿部结构安装在所述机器人本体上。

Images