CN113276125A - 一种仿人机器人腿部运动结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿人机器人腿部运动结构，包括第一支撑腿、第一电机、第二电机、控制箱、蓄电池、减震机构、连接板、调节机构和避障传感器，所述第一支撑腿与第二支撑腿卡合连接，所述第一电机设置在固定箱内部一侧，所述第二电机设置在固定箱内部另一侧，所述控制箱设置在固定箱上方，所述蓄电池设置在控制箱内部一侧，所述减震机构设置在第一支撑腿和第三支撑腿内部，所述连接板设置在第二支撑腿和第四支撑腿内部，所述调节机构一端与第三支撑腿固定连接，所述避障传感器设置在第二支撑腿下方支撑底座上。该仿人机器人腿部运动结构，设置有减震机构和调节机构，减震机构有效降低机器人运动产生的震动，通过调节机构便于调整机器人腿部高度。

Description

一种仿人机器人腿部运动结构

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体为一种仿人机器人腿部运动结构。

背景技术

机器人是自动执行工作的机器装置，主要由机械身体、记忆或程序功能和核心零件等组成。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类的工作，例如生产业、建筑业或是危险的工作。目前，机器人在工业、医学、农业甚至军事等领域中均等有重要用途。足式机器人是一种具有冗余驱动、多支链、时变拓扑运动机构的智能型机器人，涉及到生物科学、仿生学、机构学、传感技术及信息处理技术等的一门综合性高技术产品。足式机器人凭借其在行走过程中与地面的非连续接触特性表现出了很强的适应性，尤其在有障碍物的通道上或很难接近的工作场地上具有更广阔的发展前景，因此被广泛应用于抢险救灾、排雷排爆、地址勘探、娱乐及民用等领域，机器人的腿(或机械腿)是机器人的重要组成部分，对足式机器人运动起着非常重要的作用。现有的机器人腿部运动结构实用性较低，现在大部分机器人高度都是固定的，只有小部分机器人高度是可以调节，但调节高度的过程复杂，不能随时进行调节，且现有的机器人腿部运动结构减震效果不佳，机器人在行走运动过程中，容易产生颠簸震动，长时间如此可能导致机器人内部零件损坏或缩短机器人使用寿命，且现有的机器人腿部运动结构稳定性较差，机器人腿部是机器人的重要组成部分，通常机器人腿部重量较重，导致机器人行走稳定性较差，并且现有的机器人腿部运动结构移动较为不便，机器人腿部较重，搬运移动较为不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种仿人机器人腿部运动结构，以解决上述背景技术中提出的现有的机器人腿部运动结构实用性较低，且现有的机器人腿部运动结构减震效果不佳，且现有的机器人腿部运动结构稳定性较差，并且现有的机器人腿部运动结构移动较为不便的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种仿人机器人腿部运动结构，包括第一支撑腿、第一电机、第二电机、控制箱、蓄电池、减震机构、连接板、调节机构和避障传感器，所述第一支撑腿与第二支撑腿卡合连接，且第一支撑腿通过固定箱与第三支撑腿固定连接，所述第一电机设置在固定箱内部一侧，且第一电机通过第一转轴与第一支撑腿转动连接，所述第二电机设置在固定箱内部另一侧，且第二电机通过第二转轴与第三支撑腿转动连接，同时第三支撑腿与第四支撑腿卡合连接，所述控制箱设置在固定箱上方，且控制箱外侧设有控制面板，所述蓄电池设置在控制箱内部一侧，且控制箱内部另一侧设有主控制器，所述减震机构设置在第一支撑腿和第三支撑腿内部，且减震机构下方设有支撑机构，所述连接板设置在第二支撑腿和第四支撑腿内部，且连接板一侧与支撑机构固定连接，同时连接板另一侧与移动机构固定连接，所述调节机构一端与第三支撑腿固定连接，且调节机构另一端与支撑底座固定连接，所述支撑底座设置在第二支撑腿和第四支撑腿底端，且支撑底座底部固定连接有连接脚板，同时连接脚板底部设有多个防滑块，所述避障传感器设置在第二支撑腿下方支撑底座上，且另一个支撑底座上设有摄像头。

优选的，所述减震机构包括第一减震垫、弹簧柱、减震弹簧和第二减震垫，所述第一减震垫通过弹簧柱与第二减震垫固定连接，且弹簧柱外侧设有减震弹簧。

优选的，所述支撑机构包括第三电机、连接杆、轴承、固定杆、滑动管、连接耳、支撑杆、支撑板、气缸、第一活塞杆和移动块，所述第三电机通过连接杆与轴承固定连接，且连接杆两侧设有固定杆，同时固定杆上设有滑动管，所述滑动管通过连接耳与支撑杆固定连接，且支撑杆底端设有支撑板，同时支撑杆一侧通过连接耳与第一活塞杆固定连接，所述气缸设置在连接杆两侧，且气缸与第一活塞杆连接，同时气缸下方设有移动块。

优选的，所述移动机构包括液压缸、第二活塞杆、固定支架和万向轮，所述液压缸一端与连接板固定连接，且液压缸另一端与第二活塞杆连接，同时第二活塞杆通过固定支架与万向轮固定连接。

优选的，所述调节机构包括第一连接件、伸缩气缸、第三活塞杆和第二连接件，所述伸缩气缸一端通过第一连接件与第三支撑腿固定连接，且伸缩气缸另一端与第三活塞杆连接，同时第三活塞杆通过第二连接件与支撑底座固定连接。

优选的，所述第一电机、第一转轴和第一支撑腿构成转动机构，且转动机构转动角度范围0-180度。

优选的，所述第二电机、第二转轴和第三支撑腿构成转动机构，且转动机构转动角度范围0-180度。

优选的，所述控制箱尺寸大于固定箱尺寸。

优选的，所述减震机构设有两个，且减震机构分别分布在第一支撑腿和第三支撑腿内部。

与现有的技术相比，本发明有益效果是：该仿人机器人腿部运动结构，

(1)设置有调节机构和支撑底座，调节机构通过伸缩气缸带动第三活塞杆做伸缩运动，从而带动第三支撑腿、第四支撑腿和支撑底座做伸缩运动，便于根据需求调整机器人腿部高度，这种调节方式较为简单，便于随时调整机器人腿部高度，支撑底座支撑效果较好，便于支撑机器人，方便机器人更好的行走；

(2)设置有减震机构和避障传感器，减震机构分别设置在第一支撑腿和第三支撑腿内部，减震机构通过第一减震垫配合减震弹簧和第二减震垫使用，有效缓冲降低机器人行走产生的颠簸和震动，这种减震方式较为简单，缓冲效果较好，便于使用，避障传感器便于实时检测机器人附近是否有障碍物，并将检测信号通过控制箱传递至主控制器，主控制器从而控制机器人躲避障碍物；

(3)设置有支撑机构和防滑块，支撑机构通过第三电机工作，从而控制移动块和气缸在连接杆上移动，气缸移动从而带动支撑杆移动，气缸带动第一活塞杆做伸缩运动，从而便于调整支撑杆支撑角度，支撑杆底部设有支撑板，这种支撑方式较为简单，支撑效果较好，大大提高机器人稳定性，机器人连接脚板底部设有多个防滑块，防滑块防滑效果较好；

(4)设置有移动机构和摄像头，液压缸带动第二活塞杆做伸缩运动，从而带动固定支架和万向轮做伸缩运动，便于根据需求调整万向轮高度，通过万向轮便于移动机器人腿部，这种移动方式较为简单，便于推广使用，通过摄像头便于远程监控机器人行走路线，大大提高机器人实用性。

附图说明

图1为本发明正视结构示意图；

图2为本发明后视结构示意图；

图3为本发明内部结构示意图；

图4为本发明右视结构示意图；

图5为本发明移动机构结构示意图；

图6为本发明支撑机构结构示意图；

图7为本发明减震机构结构示意图。

图中：1、第一支撑腿，2、第二支撑腿，3、固定箱，4、第一电机，5、第一转轴，6、第二电机，7、第二转轴，8、第三支撑腿，9、第四支撑腿，10、控制箱，11、控制面板，12、蓄电池，13、主控制器，14、减震机构，141、第一减震垫，142、弹簧柱，143、减震弹簧，144、第二减震垫，15、支撑机构，151、第三电机，152、连接杆，153、轴承，154、固定杆，155、滑动管，156、连接耳，157、支撑杆，158、支撑板，159、气缸，1510、第一活塞杆，1511、移动块，16、连接板，17、移动机构，171、液压缸，172、第二活塞杆，173、固定支架，174、万向轮，18、调节机构，181、第一连接件，182、伸缩气缸，183、第三活塞杆，184、第二连接件，19、支撑底座，20、连接脚板，21、防滑块，22、避障传感器，23、摄像头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，本发明提供一种仿人机器人腿部运动结构，如图1、图3、图6和图7所示，第一支撑腿1与第二支撑腿2卡合连接，且第一支撑腿1通过固定箱3与第三支撑腿8固定连接，第一电机4设置在固定箱3内部一侧，且第一电机4通过第一转轴5与第一支撑腿1转动连接，第一电机4、第一转轴5和第一支撑腿1构成转动机构，且转动机构转动角度范围0-180度，第一电机4工作转动从而带动第一转轴5和第一支撑腿1转动，便于控制机器人腿部行走，第二电机6设置在固定箱3内部另一侧，且第二电机6通过第二转轴7与第三支撑腿8转动连接，同时第三支撑腿8与第四支撑腿9卡合连接，第二电机6、第二转轴7和第三支撑腿8构成转动机构，且转动机构转动角度范围0-180度，第二电机6工作带动第二转轴7和第三支撑腿8转动，便于控制机器人腿部行走，这种方式较为简单，便于使用，控制箱10设置在固定箱3上方，且控制箱10外侧设有控制面板11，控制箱10尺寸大于固定箱3尺寸，通过控制箱10便于控制机器人行走运动，通过固定箱3便于固定连接第一支撑腿1和第三支撑腿8，这种方式较为简单，便于使用，蓄电池12设置在控制箱10内部一侧，且控制箱10内部另一侧设有主控制器13，减震机构14设置在第一支撑腿1和第三支撑腿8内部，且减震机构14下方设有支撑机构15，减震机构14设有两个，且减震机构14分别分布在第一支撑腿1和第三支撑腿8内部，减震机构14缓冲效果较好，有效降低机器人行走运动过程中产生的颠簸和振动，这种减震方式较为简单，便于机器人减震使用，第一减震垫141通过弹簧柱142与第二减震垫144固定连接，且弹簧柱142外侧设有减震弹簧143，减震弹簧143能够有效地控制各种频率的振动和摆动，减震弹簧143配合第一减震垫141和第二减震垫144使用，缓冲效果较好，有效降低机器人行走过程中产生的颠簸和振动，第三电机151通过连接杆152与轴承153固定连接，且连接杆152两侧设有固定杆154，同时固定杆154上设有滑动管155，滑动管155通过连接耳156与支撑杆157固定连接，且支撑杆157底端设有支撑板158，同时支撑杆157一侧通过连接耳156与第一活塞杆1510固定连接，气缸159设置在连接杆152两侧，且气缸159与第一活塞杆1510连接，同时气缸159下方设有移动块1511，滑动管155和移动块1511移动从而带动支撑杆157和第一活塞杆1510进行移动，便于根据需求调整支撑杆157支撑角度，这种支撑方式较为简单，大大提高机器人行走稳定性。

如图2、图4和图5所示，连接板16设置在第二支撑腿2和第四支撑腿9内部，且连接板16一侧与支撑机构15固定连接，同时连接板16另一侧与移动机构17固定连接，液压缸171一端与连接板16固定连接，且液压缸171另一端与第二活塞杆172连接，同时第二活塞杆172通过固定支架173与万向轮174固定连接，液压缸171带动第二活塞杆172做伸缩运动，从而带动固定支架173与万向轮174做伸缩运动，便于根据需求调整万向轮174高度，通过万向轮174便于移动机器人腿部，这种移动方式较为简单，便于使用，调节机构18一端与第三支撑腿8固定连接，且调节机构18另一端与支撑底座19固定连接，伸缩气缸182一端通过第一连接件181与第三支撑腿8固定连接，且伸缩气缸182另一端与第三活塞杆183连接，同时第三活塞杆183通过第二连接件184与支撑底座19固定连接，伸缩气缸182带动第三活塞杆183做伸缩运动，从而带动第三支撑腿8、第四支撑腿9和支撑底座19做伸缩运动，便于根据需求调整机器人腿部高度，这种调节方式较为简单，便于使用，支撑底座19设置在第二支撑腿2和第四支撑腿9底端，且支撑底座19底部固定连接有连接脚板20，同时连接脚板20底部设有多个防滑块21，避障传感器22设置在第二支撑腿2下方支撑底座19上，且另一个支撑底座19上设有摄像头23。

工作原理：在使用该仿人机器人腿部运动结构时，首先将该仿人机器人腿部运动结构通过移动机构17推至使用地点，移动机构17通过液压缸171带动第二活塞杆172做伸缩运动，从而带动固定支架173和万向轮174做伸缩运动，便于根据需求调整万向轮174高度，通过万向轮174便于推动机器人腿部进行移动，这种移动方式较为简单，便于使用，通过控制箱10上控制面板11从而控制机器人腿部进行运动行走，通过控制面板11控制第一电机4和第二电机6工作，第一电机4工作转动从而带动第一转轴5和第一支撑腿1转动，第二电机6工作转动从而带动第二转轴7和第三支撑腿8转动，便于机器人行走，通过调节机构18便于调整机器人腿部高度，调节机构18通过伸缩气缸182带动第三活塞杆183做伸缩运动，从而带动第一支撑腿1、第二支撑腿2、第三支撑腿8、第四支撑腿9和支撑底座19做伸缩运动，这种调节方式较为简单，便于根据需求调整机器人高度，减震机构14设置在第一支撑腿1和第三支撑腿8内部，减震弹簧143能够有效地控制各种频率的振动和摆动，减震机构14通过第一减震垫141配合减震弹簧143和第二减震垫144使用，有效降低机器人行走过程中产生的颠簸和振动，这种减震方式较为简单，缓冲效果较好，便于机器人运动使用，支撑机构15设置在机器人腿内部，第三电机151工作从而带动移动块1511移动，移动块1511移动从而带动气缸159、滑动管155和支撑杆157移动，气缸159带动第一活塞杆1510做伸缩运动，从而带动支撑杆157做伸缩运动，便于根据需求调整支撑杆157和支撑板158支撑位置，这种支撑方式较为简单，支撑效果较好，大大提高机器人稳定性，便于机器人更好的运动行走，支撑底座19底部设有连接脚板20和防滑块21，防滑块21防滑效果较好，避免机器人发生滑到事故，其中一个支撑底座19上设有避障传感器22，避障传感器22便于实时检测机器人附近是否有障碍物，检测到障碍物立即将信号通过控制箱10传递至主控制器13，主控制器13从而控制机器人躲避障碍物，另一个支撑底座19上设有摄像头23，通过摄像头23便于远程监控机器人，这种方式较为简单，大大提高机器人实用性，使用结束，通过移动机构17将该仿人机器人腿部运动结构推离使用地点，这就完成整个工作，且本说明中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有的技术。

术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为便于描述本发明的简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例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，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种仿人机器人腿部运动结构，包括第一支撑腿(1)、第一电机(4)、第二电机(6)、控制箱(10)、蓄电池(12)、减震机构(14)、连接板(16)、调节机构(18)和避障传感器(22)，其特征在于：所述第一支撑腿(1)与第二支撑腿(2)卡合连接，且第一支撑腿(1)通过固定箱(3)与第三支撑腿(8)固定连接，所述第一电机(4)设置在固定箱(3)内部一侧，且第一电机(4)通过第一转轴(5)与第一支撑腿(1)转动连接，所述第二电机(6)设置在固定箱(3)内部另一侧，且第二电机(6)通过第二转轴(7)与第三支撑腿(8)转动连接，同时第三支撑腿(8)与第四支撑腿(9)卡合连接，所述控制箱(10)设置在固定箱(3)上方，且控制箱(10)外侧设有控制面板(11)，所述蓄电池(12)设置在控制箱(10)内部一侧，且控制箱(10)内部另一侧设有主控制器(13)，所述减震机构(14)设置在第一支撑腿(1)和第三支撑腿(8)内部，且减震机构(14)下方设有支撑机构(15)，所述连接板(16)设置在第二支撑腿(2)和第四支撑腿(9)内部，且连接板(16)一侧与支撑机构(15)固定连接，同时连接板(16)另一侧与移动机构(17)固定连接，所述调节机构(18)一端与第三支撑腿(8)固定连接，且调节机构(18)另一端与支撑底座(19)固定连接，所述支撑底座(19)设置在第二支撑腿(2)和第四支撑腿(9)底端，且支撑底座(19)底部固定连接有连接脚板(20)，同时连接脚板(20)底部设有多个防滑块(21)，所述避障传感器(22)设置在第二支撑腿(2)下方支撑底座(19)上，且另一个支撑底座(19)上设有摄像头(23)。

2.根据权利要求1所述的一种仿人机器人腿部运动结构，其特征在于：所述减震机构(14)包括第一减震垫(141)、弹簧柱(142)、减震弹簧(143)和第二减震垫(144)，所述第一减震垫(141)通过弹簧柱(142)与第二减震垫(144)固定连接，且弹簧柱(142)外侧设有减震弹簧(143)。

3.根据权利要求1所述的一种仿人机器人腿部运动结构，其特征在于：所述支撑机构(15)包括第三电机(151)、连接杆(152)、轴承(153)、固定杆(154)、滑动管(155)、连接耳(156)、支撑杆(157)、支撑板(158)、气缸(159)、第一活塞杆(1510)和移动块(1511)，所述第三电机(151)通过连接杆(152)与轴承(153)固定连接，且连接杆(152)两侧设有固定杆(154)，同时固定杆(154)上设有滑动管(155)，所述滑动管(155)通过连接耳(156)与支撑杆(157)固定连接，且支撑杆(157)底端设有支撑板(158)，同时支撑杆(157)一侧通过连接耳(156)与第一活塞杆(1510)固定连接，所述气缸(159)设置在连接杆(152)两侧，且气缸(159)与第一活塞杆(1510)连接，同时气缸(159)下方设有移动块(1511)。

4.根据权利要求1所述的一种仿人机器人腿部运动结构，其特征在于：所述移动机构(17)包括液压缸(171)、第二活塞杆(172)、固定支架(173)和万向轮(174)，所述液压缸(171)一端与连接板(16)固定连接，且液压缸(171)另一端与第二活塞杆(172)连接，同时第二活塞杆(172)通过固定支架(173)与万向轮(174)固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种仿人机器人腿部运动结构，其特征在于：所述调节机构(18)包括第一连接件(181)、伸缩气缸(182)、第三活塞杆(183)和第二连接件(184)，所述伸缩气缸(182)一端通过第一连接件(181)与第三支撑腿(8)固定连接，且伸缩气缸(182)另一端与第三活塞杆(183)连接，同时第三活塞杆(183)通过第二连接件(184)与支撑底座(19)固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种仿人机器人腿部运动结构，其特征在于：所述第一电机(4)、第一转轴(5)和第一支撑腿(1)构成转动机构，且转动机构转动角度范围0-180度。

7.根据权利要求1所述的一种仿人机器人腿部运动结构，其特征在于：所述第二电机(6)、第二转轴(7)和第三支撑腿(8)构成转动机构，且转动机构转动角度范围0-180度。

8.根据权利要求1所述的一种仿人机器人腿部运动结构，其特征在于：所述控制箱(10)尺寸大于固定箱(3)尺寸。

9.根据权利要求1所述的一种仿人机器人腿部运动结构，其特征在于：所述减震机构(14)设有两个，且减震机构(14)分别分布在第一支撑腿(1)和第三支撑腿(8)内部。

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