CN112776913B - 双足机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双足机器人，包括主体、平衡部、大腿部、小腿部及足部，平衡轮与主体转动连接，第一驱动件用于驱动大腿本体相对主体转动，第二驱动件用于驱动小腿本体相对大腿本体转动，第三驱动件用于驱动转轮转动，辅助轮能够跟随转轮的转动而转动。本发明中的双足机器人，能够同时兼容站立行走、跪姿行走与跳跃的运动方式，并且各个运动形态，可进行快速切换，使用灵活度高，机器人无论以何种姿态运动，均能保持良好的运动稳定性。

Description

双足机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种双足机器人。

背景技术

双足机器人具有较高的适应能力以及较为广泛的适用场景，相关技术中，双足机器人通常以站立形态行走，运动形态单一，不能跨越、翻越障碍物或者在跳跃过程中重心失衡，容易出现倾倒或者侧翻的情况，运动稳定性低。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种双足机器人，能够以多姿态运动，且运动稳定性高。

根据本发明实施例中的双足机器人，包括：

主体；

平衡部，包括平衡轮，所述平衡轮与所述主体转动连接；

大腿部，设置有两个且对称安装于所述主体的两侧，所述大腿部包括大腿本体与第一驱动件，所述第一驱动件安装于所述主体上，所述第一驱动件用于驱动所述大腿本体相对所述主体转动，还包括第一安装座，所述第一安装座与所述大腿本体连接；

小腿部，设置有两个，所述小腿部包括小腿本体与第二驱动件，所述第二驱动件与所述大腿本体连接，所述第二驱动件用于驱动所述小腿本体相对所述大腿本体转动，所述平衡轮转动所产生的力矩用于平衡所述大腿本体与所述小腿本体相互转动所产生的额外力矩；

足部，设置有两个，所述足部包括转轮及第三驱动件，所述转轮转动连接于所述小腿本体的一端，所述第三驱动件用于驱动所述转轮转动；

其中，所述小腿本体远离所述转轮的一端设置有辅助轮，所述辅助轮与所述小腿本体转动连接，所述辅助轮能够跟随所述转轮的转动而转动，所述主体包括固定架与第二支撑架，所述第二支撑架与所述固定架连接，所述第二支撑架具有多个滑动轮，所述滑动轮的表面与所述第一安装座的表面贴合，所述滑动轮能够跟随所述第一安装座的转动而转动。

根据本发明实施例中的双足机器人，至少具有如下有益效果：

本发明实施例中的双足机器人，能够同时兼容站立行走、跪姿行走与跳跃的运动方式，在不同的应用场景内，可将双足机器人调整至相应的行走姿态，以满足不同场景内对机器人的行走需求；并且各个运动形态，可通过大腿本体与小腿本体之间的相对转动以及大腿本体相对主体的转动，进行快速切换，使用灵活度高；并且，在跪姿状态下，辅助轮、转轮组合对机器人进行支撑，大腿部相对于小腿部的转动对机器人运动的稳定性影响较小；机器人站立姿态下的俯仰或者跳跃，大腿部与小腿部相互转动所产生的额外力矩可通过平衡轮转动所产生的力矩平衡，从而机器人无论以何种姿态运动，均能保持良好的运动稳定性。

根据本发明的一些实施例，所述小腿本体的一端具有安装段，所述安装段相对所述小腿本体的表面突出，所述辅助轮与所述安装段转动连接。

根据本发明的一些实施例，所述足部包括第二安装座，所述第二安装座与所述小腿本体连接，所述第二安装座用于支撑所述第一安装座。

根据本发明的一些实施例，所述第二安装座的顶部设置有支撑段，所述支撑段相对于所述第二安装座的表面突出，所述第一安装座的表面能够与所述支撑段的顶面贴合。

根据本发明的一些实施例，还包括操作臂，所述操作臂安装于所述主体上并能够相对所述主体运动。

根据本发明的一些实施例，所述平衡部还包括安装杆，所述平衡轮固定于所述安装杆的一端，所述安装杆的另一端与所述主体连接，所述安装杆能够相对所述主体转动。

根据本发明的一些实施例，所述大腿部包括第三安装座，所述第三安装座与所述主体固定连接，所述主体包括安装架与两个固定架，所述固定架安装于所述安装架的两侧，所述固定架的两端分别与所述第三安装座、所述大腿本体连接。

根据本发明的一些实施例，所述大腿部包括第三安装座，所述第一安装座与所述第三安装座连接，所述主体包括固定架，所述固定架的两端分别与所述第一安装座、所述第三安装座连接。

根据本发明的一些实施例，所述主体还包括第一支撑架，所述第一支撑架与所述固定架固定连接，所述第一支撑架的表面与所述第三安装座的表面贴合。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明双足机器人一个实施例的结构示意图；

图2为图1中的双足机器人一个行走状态的局部示意图；

图3为图1中的双足机器人另一行走状态的局部示意图；

图4为本发明双足机器人另一实施例的结构示意图；

图5为图4中平衡部一个实施例的爆炸示意图；

图6为图4中操作臂一个实施例的爆炸示意图；

图7为图4中操作臂一个实施例的剖视图；

图8为图1中主体一个实施例的结构示意图；

图9为图8中主体的局部示意图；

图10为图8中部分结构的爆炸示意图；

图11为图8中部分结构的剖视图；

图12为图1中大腿部与小腿部的爆炸示意图。

附图标记：主体100，安装架110，安装件111，固定架120，斜撑件130，第一支撑架140，第二支撑架150，滑动轮151，连接杆152，连接架160，第三支撑架170；大腿部200，大腿本体210，大腿件211，第一连接板212，穿线件213，第三安装座220，第一转轴230；小腿部300，小腿本体310，安装段311，小腿件312，第二连接板313，辅助轮320，第一安装座330，第二转轴340，同步带350，同步轮360，张紧轮370；足部400，转轮410，第二安装座420，角接触轴承430，第三转轴440，连接座450；平衡部500，平衡轮510，安装杆520，第四驱动件530；操作臂600，第一臂段610，第一转臂件611，连接体612，第二臂段620，第一传动轴621，第二转臂件622，传动带623，传动轮624，第二传动轴625，第五驱动件630，第六驱动件640；电控组件700，电池710，传感器720，摄像头730，控制模块740。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、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，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例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例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

参照图1，本发明的一个实施例中提供了一种双足机器人，包括主体100、大腿部200、小腿部300及足部400，主体100为安装大腿部200、小腿部300、足部400的基础部件，大腿部200设置有两个，两个大腿部200对称于安装主体100的两侧，使机器人两侧保持平衡，保证行走的稳定性，大腿部200包括大腿本体210与第一驱动件(未示出)，第一驱动件安装于主体100上，第一驱动件与大腿本体210连接并用于驱动大腿本体210相对于主体100转动，大腿本体210相对于主体100的转动能够调整机器人上身的姿态，使机器人以直立、俯仰等状态前行；同样的，小腿部300设置有两个，两个小腿部300分别与大腿部200连接，小腿部300包括小腿本体310与第二驱动件(未示出)，第二驱动件与大腿本体210连接，使小腿本体310安装于大腿部200内，第二驱动件连接小腿本体310并用于驱动小腿本体310相对大腿本体210转动，以调整小腿本体310与大腿本体210之间的夹角，从而改变机器人整体的高度；同样的，足部400设置有两个，足部400安装于小腿本体310的端部，足部400包括转轮410与第三驱动件，转轮410与小腿本体310转动连接，第三驱动件与转轮410连接并用于驱动转轮410相对小腿本体310转动，为机器人的运动提供动力，使机器人前行。

具体的，图1所示为机器人站立姿态的示意图。该姿态下，两个转轮410为机器人整体提供支撑，并且转轮410为机器人整体的主动轮，转轮410的转动带动机器人行走，使机器人以站立姿态前行、后退等。另外，机器人以站立姿态行走时，可通过第一驱动件驱动大腿本体210相对主体100转动，调整机器人上身的姿态，以及机器人整体的质心，保证机器人运动的平稳性，或者通过第二驱动件驱动小腿本体310相对大腿本体210转动，调整机器人整体的高度，使机器人能够以不同高度应用至多种场景内；如，机器人需要抓取具有一定高度的物品时，将机器人调整至站立姿态行走，使机器人以足够高度满足抓取需求。

另外，本发明的实施例中的双足机器人还能够以跪姿状态前行，跪姿状态是指小腿本体310转动至与地面平行或者近似与地面平行，此时转轮410同样为机器人行走的主动轮，单纯依靠转轮410支撑，机器人具有后倾趋势，本发明的实施例中，小腿部300在小腿本体310远离转轮410的一端设置有辅助轮320，辅助轮320与小腿本体310转动连接，辅助轮320能够跟随转轮410的转动而转动。参照图2与图3，机器人在跪姿状态下，辅助轮320与地面接触，并辅助转轮410向机器人提供支撑作用，机器人通过四轮同时支撑，平衡性较高，能够平稳行走。

需要说明的是，机器人在跪姿状态下，受到辅助轮320、转轮410的稳定支撑，上身的运动不受机器人行走的影响，因此可通过第一驱动件驱动大腿本体210相对主体100转动，以调整机器人上身的姿态，使机器人上身呈直立状态或者俯仰状态。

在小腿本体310与地面近似平衡的前提下，大腿本体210与小腿本体310之间的夹角可根据具体的应用场景进行调节，使机器人能够以不同高度保持跪姿状态行走。图2为大腿本体210相对小腿本体310折叠至极限角度时，机器人的行走状态，此时机器人以最低的跪姿行走；图3为大腿本体210相对小腿本体310展开至一定角度后，机器人的行走状态，此时机器人的高度增大。从而，在机器人的跪姿状态下，可使第二驱动件驱动大腿本体210相对小腿本体310转动，通过大腿本体210相对小腿本体310的俯仰，调节大腿本体210与小腿本体310之间的夹角，改变机器人的整体高度。

另外，在跪姿状态下，辅助轮320、转轮410组合对机器人进行支撑，机器人行走的平稳度较高，此时机器人的负载为机器人的自身重量，不存在额外力矩，因此机器人的运行功率较小，具有节能效果；机器人的跪姿运行，可适用于高度较小或者对行走的平稳度要求较高的应用环境内。

本发明实施例中的双足机器人还可进行跳跃运动，以躲避或者翻越障碍物。具体的，双足机器人跳跃过程中经过下蹲、起跳与下落三个阶段，下蹲过程中，大腿本体210与小腿本体310相对转动，二者之间的夹角变小，并为起跳蓄力；起跳时，大腿本体210与小腿本体310逐渐打开，大腿本体210的上端抬起至一定高度，然后小腿本体310向上抬起，与大腿本体210折叠至一定角度，足部400跟随小腿本体310上升，机器人整体离地并越过障碍物；下落时，大腿本体210与小腿本体310打开，为下落蓄力，足部400接触地面后，大腿本体210逐渐靠近小腿本体310，减小下落时地面对机器人的冲击，然后大腿本体210再次相对小腿本体310打开，使机器人在翻越障碍物后以站立姿态行走。

因此，本发明实施例中的双足机器人，能够同时兼容站立行走、跪姿行走与跳跃的运动方式，在不同的应用场景内，可将双足机器人调整至相应的行走姿态，以满足不同场景内对机器人的行走需求；并且各个运动形态，可通过大腿本体210与小腿本体310之间的相对转动以及大腿本体210相对主体100的转动，进行快速切换，使用灵活度高。

机器人在跳跃过程中，小腿部300与足部400需要向上折叠，完成起跳动作，小腿部300与足部400的转动导致机器人的重心位置发生变化，机器人整体失衡；机器人以站立姿态进行俯仰时，大腿部200相对于小腿部300转动，同样可使机器人的重心发生变化，导致机器人整体失衡。鉴于上述情况，本发明的一个实施例中，参照图1，机器人还包括平衡部500，平衡部500包括有平衡轮510，平衡轮510与主体100转动连接，为使机器人快速达到平衡并调整机器人跳跃过程的上身姿态以及站姿俯仰中的重心位置，可通过平衡轮510转动所产生的力矩平衡大腿部200相对小腿部300转动产生的额外力矩，优化机器人跳跃姿态以及跳跃的平稳度。

因此，本发明实施例中的双足机器人，在跪姿状态下，辅助轮320、转轮410组合对机器人进行支撑，大腿部200相对于小腿部300的转动对机器人运动的稳定性影响较小；机器人站立姿态下的俯仰或者跳跃，大腿部200与小腿部300相互转动所产生的额外力矩可通过平衡轮510转动所产生的力矩平衡，从而机器人无论以何种姿态运动，均能保持良好的运动稳定性。

参照图2与图3，小腿本体310的一端设置有安装段311，该安装段311相对于小腿本体310的表面突出，辅助轮320与安装段311转动连接。安装段311可以与小腿本体310可拆卸连接或者一体连接，设置安装段311可避免由于小腿本体310倾斜而与地面干涉，使辅助轮320与转轮410对小腿本体310提供稳定支撑，并且可通过改变安装段311的高度，使小腿本体310与地面平行，以避免由于小腿本体310的倾斜角度过大，使辅助轮320与转轮410受到径向力矩，导致转动界面的摩擦力较大，而影响行走效率。

为提高机器人在跪姿状态下行走的稳定性，并使辅助轮320、转轮410对机器人提供稳定支撑，本发明的一个实施例中，大腿部200还包括第一安装座330，足部400还包括第二安装座420，第二安装座420用于对第一安装座330进行支撑，第一安装座330与大腿本体210连接，第二安装座420与小腿本体310连接，通过设置第一安装座330与第二安装座420，使大腿部200、主体100的重量传递至小腿本体310，小腿本体310的两端分别转动连接有辅助轮320与转轮410，因此辅助轮320与转轮410可组合对机器人整体进行稳定支撑，以使机器人平稳行走。

第二安装座420的顶部设置有支撑段421，支撑段421相对于第二安装座420的表面突出，支撑段421用于对第一安装座330进行支撑，设置突出的支撑段421，可避免第一安装座330的侧部与转轮410干涉或者第一支撑座的底部与小腿本体310干涉。大腿本体210与小腿本体310折叠至极限位置时，第一安装座330的表面与支撑段421的表面贴合，支撑段421稳定支撑第一安装座330，此时，大腿本体210与小腿本体310的位置相对固定，二者不再相对转动，因此大腿部200、主体100的重量可分别通过大腿本体210与小腿本体310的连接传递至辅助轮320、通过第一安装座330与支撑段421的连接传递至转轮410，使辅助轮320、转轮410组合对机器人进行支撑。

可以想到的是，为使支撑段421的表面与第一安装座330的外表面完全贴合，可适当适应改变支撑段421在第二安装座420上的位置，使支撑段421相对第二安装座420倾斜或者使支撑段421竖直安装于第二安装座420上；另外，支撑段421的顶部平面与第一安装座330的外表面形状相匹配，使支撑段421能够向第一安装座330提供稳定支撑，在本发明的一个实施例中，第一安装座330呈圆柱状，支撑段421的顶部为弧面，以配合支撑第一安装座330。

第一安装座330的内部中空，第一安装座330与大腿本体210连接，并能跟随大腿本体210转动，第二驱动件可以安装于第一安装座330内，使小腿部300内的结构连接紧凑，并且第一安装座330可对第二驱动件进行保护，另外，由于第一安装座330对大腿本体210、第二驱动件的连接，使小腿本体310可在第二驱动件的驱动下相对大腿本体210转动，并同时跟随大腿本体210相对主体100转动；足部400包括第二安装座420，第二安装座420与小腿本体310连接，第二安装座420的内部中空，第三驱动件可以安装于第二安装座420的内部，使足部400内的结构连接紧凑，并且第二安装座420可对第三驱动件进行保护，另外，通过第二安装座420对第三驱动件、小腿本体310的连接，使转轮410可在第三驱动件的驱动下转动，并同时能够跟随小腿本体310相对大腿本体210转动。

大腿部200还包括第三安装座220，第三安装座220与主体100固定连接，第一驱动件安装于第三安装座220内，以避免第一驱动件裸露，受外部环境影响，并使主体100与大腿部200的结构更为紧凑。安装于第三安装座220内的第一驱动件与第一安装座330连接，第一安装座330与大腿本体210连接，第二驱动件安装于第一安装座330内，通过上述连接方式，使第一安装座330将第一驱动件的动力传递至第二驱动件，通过第二驱动件对小腿本体310的驱动，达到小腿本体310同时跟随大腿本体210的转动而转动，并相对大腿本体210转动的效果。

参照图4，在本发明的一个实施例中，双足机器人还包括操作臂600，操作臂600安装于主体100上，操作臂600的末端可根据具体应用场景安装相应的执行器，以执行相应任务，操作臂600能够相对主体100运动，使操作臂600的末端靠近或者远离主体100，便于执行相应操作。操作臂600的运动可以是，操作臂600相对于主体100移动，使操作臂600从主体100内伸出或者退回，执行任务时，操作臂600伸出并靠近被执行物，任务完成后，操作臂600退回至主体100内；操作臂600还可相对于主体100转动，使操作臂600能够折叠于主体100内或者从主体100内展开，执行任务时，操作臂600展开并靠近被执行物，任务完成后，操作臂600再次折叠至主体100内。

操作臂600相对于主体100的运动，使机器人整体的重心发生变化，操作臂600的自身重力产生额外力矩，导致机器人容易前后倾倒；平衡轮510转动所产生的力矩能够抵消操作臂600运动所产生的额外力矩，使机器人保持平衡，并提高机器人在执行不同任务时，操作臂600运行的稳定性。

需要说明的是，为使平衡轮510转动所产生的力矩方向与操作臂600产生的额外力矩方向相反，可将平衡轮510的转动轴线与操作臂600所在的运动平面垂直，也即，若操作臂600相对主体100直线运动，则平衡轮510的转动轴线与操作臂600的直线运动平面(排除与水平面平行的平面)垂直，若操作臂600相对主体100转动，则平衡轮510的转动轴线与操作臂600的转动平面(排除与水平面平行的平面)垂直。另外，操作臂600末端所安装的执行器，可以是夹爪、吸盘、焊枪等。

在本发明的一个实施例中，操作臂600与平衡部500均安装于主体100的中心处，并且二者分别位于主体100的两侧，一方面可使机器人的重心在主体100的中心线上，另一方面便于使操作臂600与平衡部500所产生的力矩相互平衡。

参照图5，在本发明的一个实施例中，平衡部500还包括安装杆520，平衡轮510固定于安装杆520的一端，安装杆520的另一端与主体100连接，并且安装杆520能够相对主体100转动。由于安装杆520具有一定长度，平衡轮510具有一定重量，安装杆520可沿操作臂600的反方向延伸，从而使平衡轮510基于安装杆520与主体100的连接处产生的力矩，与操作臂600的端部相对于操作臂600与主体100的连接处所产生的力矩相互平衡，以避免机器人的重心位置发生变化，影响机器人运动的稳定性。需要说明的是，可根据操作臂600具体的运动形式、执行器的重量以及操作臂600的长度合理调整安装杆520的长度以及安装杆520相对于主体100的转动角度。

可以想到的是，转动过程中的安装杆520与平衡轮510相互组合，可平衡操作臂600在运动以及执行任务时的所产生的动态力矩；将安装杆520固定于主体100上，使安装杆520相对于主体100倾斜一定角度，安装杆520与平衡轮510相互组合，能够平衡展开或者伸出状态的操作臂600所产生的额外力矩。安装杆520的转动角度及转动方向，可根据操作臂600的具体运动形式适应性选择。

为使平衡轮510所产生的力矩能够快速平衡操作臂600所产生的力矩，在本发明的一个实施例中，安装杆520可设置为伸缩式的杆件，通过安装杆520的伸缩调整其长度，平衡轮510所产生的力矩能够迅速匹配操作臂600所产生的力矩，使机器人保持平衡。具体的，安装杆520包括第一杆件与第二杆件，第一杆件与第二杆件能够相对移动，使安装杆520的整体长度发生改变；第一杆件与主体100连接，第二杆件与平衡轮510连接，第一杆件与第二杆件插接并能够沿第一杆件或第二杆件的长度方向相对移动。

需要说明的是，平衡轮510、平衡轮510与安装杆520的组合结构可分别应用于不同的使用场景。如，机器人停止行走或者跳跃，通过操作臂600的转动执行相应任务时，机器人的重心发生变化，可将安装杆520固定于合适的位置，通过平衡轮510的重力所产生的力矩，平衡操作臂600的重力所产生的力矩；机器人在跳跃过程中，腿部结构动作使机器人的整体重心发生变化，可驱动平衡轮510转动，使平衡轮510转动所产生的力矩，平衡腿部结构运动所产生的力矩，使机器人在跳跃过程中保持平衡，并且通过平衡轮510对力矩的平衡，机器人的上身可在跳跃中保持直立姿态。

另外，安装杆520具有一定长度，安装于安装杆520端部的平衡轮510的转动受到空间的限制，转动角度受限，因此安装杆520与平衡轮510的组合结构更适用于在静止状态调整机器人的重心位置。未设置安装杆520的平衡轮510单独转动，所需的转动空间较小，可进行360°转动，因此平衡轮510的单独转动能够在较长的时间内持续为机器人提供力矩，从而增大对力矩的调整幅度，单独设置平衡轮510的结构更适用于机器人在运动过程中的重心调整，如跳跃等。

参照图5，平衡部500包括第四驱动件530，第四驱动件530安装于主体100上，第四驱动件530与安装杆520连接，并用于驱动安装杆520转动。为平衡操作臂600对机器人重心的影响，平衡轮510通常具有一定重量，本发明的一个实施例中，平衡部500包括两个第四驱动件530，两个第四驱动件530分别安装于安装杆520或者平衡轮510的两侧，并同时驱动平衡轮510或者安装杆520转动，为平衡轮510及安装杆520的转动提供较大的扭矩。第四驱动件530可选用高速电机、马达等，如高速大扭矩无刷电机。

参照图4，主体100包括安装架110，腿部结构(大腿部200、小腿部300、足部400)分布于安装架110的两侧，第四驱动件530与安装架110连接。具体的，安装架110包括两个对置的安装件111，两个安装件111之间具有间隙并形成安装空间，两个第四驱动件530位于安装空间内，两个第四驱动件530分别安装于两个安装件111上，平衡轮510或者部分安装杆520位于该安装空间内，并与第四驱动件530连接。

参照图5，两个安装件111之间设置有电控组件700，电控组件700包括电池710、传感器720、摄像头730、控制模块740等，电池710可为电控组件700内其他的部件以及腿部结构、操作臂600的动作提供电池710支持；传感器720用于检测机器人的运动姿态，腿部结构的速度、加速度、重力方向、GPS位置等；摄像头730用于拍摄机器人前方的环境，并可进行环境感知；摄像头730还可替换为激光雷达，以获取周围的环境信息，判断障碍，并进行辅助定位；控制模块740获取传感器720、摄像头730的检测信息并反馈至控制系统，以向腿部结构、平衡部500、操作臂600发送指令。

参照图4与图5，操作臂600与主体100转动连接，操作臂600转动过程中，其末端靠近或者远离主体100，以使执行器对被执行物进行相应操作。设置操作臂600转动的形式，可避免在主体100设置用于使操作臂600移动的导轨、支撑等结构，操作臂600通过转动即可相对主体100伸展、收缩，操作较为便捷。

操作臂600可包括多个臂段，多个臂段之间转动连接，设置多个臂段可扩大操作臂600的活动范围以及操作臂600整体的长度，使操作臂600的转动更具灵活性，便于操作臂600执行相应操作。本发明的一个实施例中，操作臂600包括第一臂段610与第二臂段620，第一臂段610与主体100连接并能够相对主体100转动，第二臂段620的一端与第一臂段610连接并能够相对第一臂段610转动，第二臂段620的另一端用于安装执行器。

参照图6与图7，操作臂600包括第五驱动件630与第六驱动件640，第五驱动件630用于驱动第一臂段610转动，第六驱动件640用于驱动第二臂段620转动，第五驱动件630与第六驱动件640分别安装于安装架110的两侧。第五驱动件630的伸出端穿过安装件111与第一臂段610连接，并驱动第一臂段610转动，第二臂段620包括第一传动轴621，第一传动轴621与第六驱动件640连接并穿入至两个安装件111之间，第一臂段610包括两个对置的第一转臂件611，第一传动轴621的两端分别与两个第一转臂件611转动连接。第二臂段620包括两个对置的第二转臂件622，两个第二转臂件622的端部相互组装，并用于安装执行器，第二臂段620还包括传动带623、传动轮624与第二传动轴625，第二传动轴625的两端分别与第一转臂件611连接，第二转臂件622与第二传动轴625转动连接，第一传动轴621与第二传动轴625分别穿设于两个传动轮624的内部，传动轮624的两侧分别与第二转臂件622固定连接，传动带623绕设于两个传动轮624上，通过传动带623的动力传递，使第二传动轴625跟随第一传动轴621同步转动，进而使第一臂段610相对第二臂段620转动，实现操作臂600的伸展与相互折叠。

为提高第一臂段610的结构强度，第一臂段610还包括两个连接体612，两个连接体612呈壳状，两个连接体612能够相互对接并进行组装，两个连接体612分别安装于第一转臂件611上，并位于第一转臂件611的内侧，传动轮624位于两个连接体612之间，传动带623位于两个第一转臂件611之间，两个连接体612可组合对第一转臂件611进行支撑，并可供第一传动轴621穿设。

参照图8，主体100包括安装架110与两个固定架120，两个固定架120安装于安装架110的两侧，固定架120可相对于安装架110的中心对称，固定架120用于安装第三安装座220与大腿本体210，第一安装座330连接于第三安装座220与大腿本体210之间，固定架120的两端分别与第三安装座220、大腿本体210连接，而容置于第三安装座220内的第一驱动件与大腿本体210连接，从而第一驱动件与大腿本体210均受到固定架120的支撑，大腿本体210可在第一驱动件的驱动下稳定运动。

安装架110包括两个并列的安装件111，两个安装件111均具有平整的表面供固定架120进行安装，两个安装件111之间设置有连接件进行支撑，以提高安装架110的结构强度。进一步的，主体100还包括斜撑件130，斜撑件130呈倾斜状，斜撑件130的两端分别与安装架110、固定架120连接，以提高主体100整体的结构强度。

为实现对第一安装座330、第三安装座220的安装固定，以及降低机器人在跳跃过程中对第一驱动件、第二驱动件的冲击，本发明的一个实施例中，固定架120还可对第一安装座330、第三安装座220进行支撑，使第一驱动件所受的冲击通过第三安装座220传递至固定架120，第二驱动件所受冲击通过第一安装座330传递至固定架120，避免第一驱动件、第二驱动件因冲击力损坏，提高机器人的使用寿命。

具体的，参照图9，主体100还包括第一支撑架140，第一支撑架140与固定,连接并位于固定架120的下方，第一支撑架140的表面与第三安装座220的外表面相互贴附，在机器人跳跃时，地面施加于机器人的冲击，经由小腿部300、大腿部200传递至固定架120、第一安装座330、第三安装座220，第三安装座220受到向上的冲击力，第一支撑架140与第三安装座220相互抵持，第三安装座220所受冲击传递至固定架120，避免第三安装座220、第一驱动件损坏。

第一支撑架140的表面形状与第三安装座220的外表面形状相匹配，以使二者的表面能够完全接触，保证冲击的有效传递。在本发明的一个实施例中，第三安装座220呈圆柱状，第一支撑架140与第三安装座220贴附的表面呈弧状，第一支撑架140相对于固定架120呈对称结构，以使第三安装座220受到冲击后，两侧保持平衡。考虑到机器人的轻量化需求，可将第一支撑架140设置有镂空状，第一支撑架140的下表面整体呈弧形，镂空状的第一支撑架140还可降低固定架120所受的冲击程度。

主体100还包括第二支撑架150，第二支撑架150与固定架120连接并位于固定架120的下方，第二支撑架150位于第一支撑架140的侧部，第二支撑架150与第一安装座330的位置对应，以使第二支撑架150能够与第一安装座330接触，使第一安装座330所受冲击传递至第二支撑架150。因第一安装座330与大腿本体210连接，并接收第一驱动件的动力，在机器人行走时处于转动状态，基于此，本发明的一个实施例中，第二支撑架150上转动安装有多个滑动轮151，滑动轮151的表面与第一安装座330的表面相互接触，滑动轮151能够跟随第一安装座330的转动而转动，因此在满足第一安装座330能够正常运转的前提下，使第一安装座330所受冲击通过滑动轮151传递至固定架120。

主体100还包括连接杆152，连接杆152的两端与第二支撑架150固定连接，滑动轮151穿设于连接杆152上并在沿连接杆152的长度方向间隔分布，滑动轮151能够绕连接杆152进行转动；可以想到的是，为使第一安装座330的两侧保持平稳，第二支撑架150的两侧可对称安装两组连接杆152与滑动轮151，两组滑动轮151可同时对第一安装座330进行支撑。

需要说明的是，上述的固定架120、安装架110、第一支撑架140、第二支撑架150可通过螺纹紧固的方式进行组装，也可通过3D打印的方式一体成型。

另外，参照图12，机器人跳跃时，足部400首先与地面接触，受到地面的冲击力，为降低足部400所受冲击对第二驱动件的影响，转轮410与第三驱动件之间设置有成对的角接触轴承430，角接触轴承430能够同时承受径向与轴向符合，成对安装的角接触轴,还可避免引起轴向附加力，角接触轴承430能够吸收地面施加至转轮410的部分冲击，降低传递至小腿部300、大腿部200的冲击力。

参照图10与图11，为使第三安装座220与第一安装座330连接为一体，主体100还包括连接架160，连接架160的两端分别与第一安装座330、第三安装座220固定连接；另外，连接架160还可直接与第一驱动件连接，使第一驱动件通过连接架160与第一安装座330连接，从而第一安装座330在第一驱动件的驱动下转动。连接架160的内部中空且呈镂空状，满足机器人的轻量化需求。

主体100还包括第三支撑架170，第三支撑架170的端部与固定架120连接并位于固定架120的底部，大腿部200包括第一转轴230，第一转轴230的一端与第二驱动件连接，第一转轴230的另一端与第三支撑架170转动连接。从而，第三安装座220位于固定架120的右端，并与固定架120连接，第一安装座330位于固定架120的左端且通过第二驱动件、第一转轴230实现与第三支撑架170的连接，第一安装座330与第三安装座220之间已通过连接架160连接为一体，因此，固定架120的左右两侧均可提供支撑力，使第一驱动件、第二驱动件运行平稳。

参照图12，大腿本体210与第一转轴230转动连接，小腿部300还包括第二转轴340，第二转轴340的两端与大腿本体210连接，小腿本体310与第二转轴340转动连接，小腿部300内还设置有传动组件，传动组件用于驱动第一转轴230与第二转轴340同步转动，以使小腿本体310相对大腿本体210转动，实现二者之间角度的调节。

具体的，传动组件包括同步带350与两个同步轮360，两个同步轮360分别与第一转轴230、第二转轴340连接，同步带350绕设于两个同步轮360上，通过同步带350的动力传递，使第一转轴230与第二转轴340同步转动，实现第二驱动件对小腿本体310的动力驱动。大腿部200内还可设置张紧轮370，张紧轮370用于将同步带350张紧，提高传动组件的动力传递效率。

需要说明的是，大腿本体210包括两个对置的大腿件211，两个大腿件211之间具有一定间隙，同步轮360与同步带350可位于两个大腿件211之间，使大腿部200与小腿部300连接更为紧凑。为保证大腿本体210的结构强度，两个大腿件211之间还设置有连接架160，连接架160位于大腿本体210的一端，连接架160的内部中空，可容置第一转轴230与同步轮360。另外，大腿本体210还包括第一连接板212，第一连接板212可设置多个，第一连接板212的两侧分别与两个大腿件211连接，进一步提高大腿本体210的结构强度。

足部400包括第三转轴440，第三转轴440的一端与第二驱动件连接，第三转轴440的另一端与转轮410连接，通过第三转轴440的动力传递，使转轮410受第二驱动件的驱动而转动。足部400还包括连接座450，连接座450的一侧与第二安装座420连接，连接座450的另一端与小腿本体310连接，使第二安装座420固定于小腿本体310上，连接座450的内部中空，可供第三转轴440穿过，成对的角接触轴承430套设于第三转轴440的外部，并位于第三转轴440与连接座450之间。

小腿本体310包括两个对置的小腿件312，连接座450的两端分别与两个小腿件312连接，小腿件312上设置有供连接座450安装的安装孔，同样的，为提高小腿本体310的结构强度，两个小腿件312之间安装有第二连接板313，第二连接板313可设置多个。

大腿件211与小腿件312的侧部还设置有用于过线的穿线件213，穿线件213与大腿件211或者小腿件312之间形成穿线槽，穿线槽用于固定线缆，使大腿部200与小腿部300的表面整洁。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (9)

1.双足机器人，其特征在于，包括：

主体；

平衡部，包括平衡轮，所述平衡轮与所述主体转动连接；

大腿部，设置有两个且对称安装于所述主体的两侧，所述大腿部包括大腿本体与第一驱动件，所述第一驱动件安装于所述主体上，所述第一驱动件用于驱动所述大腿本体相对所述主体转动，还包括第一安装座，所述第一安装座与所述大腿本体连接；

小腿部，设置有两个，所述小腿部包括小腿本体与第二驱动件，所述第二驱动件与所述大腿本体连接，所述第二驱动件用于驱动所述小腿本体相对所述大腿本体转动，所述平衡轮转动所产生的力矩用于平衡所述大腿本体与所述小腿本体相互转动所产生的额外力矩；

足部，设置有两个，所述足部包括转轮及第三驱动件，所述转轮转动连接于所述小腿本体的一端，所述第三驱动件用于驱动所述转轮转动；

其中，所述小腿本体远离所述转轮的一端设置有辅助轮，所述辅助轮与所述小腿本体转动连接，所述辅助轮能够跟随所述转轮的转动而转动，所述主体包括固定架与第二支撑架，所述第二支撑架与所述固定架连接，所述第二支撑架具有多个滑动轮，所述滑动轮的表面与所述第一安装座的表面贴合，所述滑动轮能够跟随所述第一安装座的转动而转动。

2.根据权利要求1所述的双足机器人，其特征在于，所述小腿本体的一端具有安装段，所述安装段相对所述小腿本体的表面突出，所述辅助轮与所述安装段转动连接。

3.根据权利要求1所述的双足机器人，其特征在于，所述足部包括第二安装座，所述第二安装座与所述小腿本体连接，所述第二安装座用于支撑所述第一安装座。

4.根据权利要求3所述的双足机器人，其特征在于，所述第二安装座的顶部设置有支撑段，所述支撑段相对于所述第二安装座的表面突出，所述第一安装座的表面能够与所述支撑段的顶面贴合。

5.根据权利要求1所述的双足机器人，其特征在于，还包括操作臂，所述操作臂安装于所述主体上并能够相对所述主体运动。

6.根据权利要求1或5所述的双足机器人，其特征在于，所述平衡部还包括安装杆，所述平衡轮固定于所述安装杆的一端，所述安装杆的另一端与所述主体连接，所述安装杆能够相对所述主体转动。

7.根据权利要求1所述的双足机器人，其特征在于，所述大腿部包括第三安装座，所述第三安装座与所述主体固定连接，所述主体包括安装架与两个固定架，所述固定架安装于所述安装架的两侧，所述固定架的两端分别与所述第三安装座、所述大腿本体连接。

8.根据权利要求3所述的双足机器人，其特征在于，所述大腿部包括第三安装座，所述第一安装座与所述第三安装座连接，所述主体包括固定架，所述固定架的两端分别与所述第一安装座、所述第三安装座连接。

9.根据权利要求7或8所述的双足机器人，其特征在于，所述主体还包括第一支撑架，所述第一支撑架与所述固定架固定连接，所述第一支撑架的表面与所述第三安装座的表面贴合。

Images