CN113371095A - 一种关节任意角度旋转的腿部结构及多足机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种关节任意角度旋转的腿部结构，包括具有第一和第二安装部的髋转接件，第一和第二安装部垂直；具有动力装置的髋组件，髋组件与髋转接件的第二安装部固定连接；具有髋连接盘和大腿连接环的腿转接件，髋连接盘和大腿连接环垂直，髋连接盘与髋组件的动力装置的转子固定连接；具有动力装置的大腿组件，大腿组件与腿转接件的大腿连接环固定连接；具有动力输入轴和输出轴的全角度旋转关节，动力输入轴和输出轴垂直，动力输入轴与大腿组件的动力装置的转子固定连接；具有一长度的小腿组件，小腿组件与全角度旋转关节的动力输出轴连接，并且小腿组件的长度方向与动力输出轴垂直。本发明还涉及一种足式机器人，包括多个所述腿部结构。

Description

一种关节任意角度旋转的腿部结构及多足机器人

技术领域

本发明涉及一种关节任意角度旋转的腿部结构及多足机器人，属于移动机器人技术领域。

背景技术

当前移动机器人的运动机构主要采用轮式机构、履带式机构、足式(或腿式)机构以及它们的复合机构等形式。然而，轮式机器人难以充分满足复杂环境条件下的应用需求，而且越障方面的表现极差。履带式机器人有较强的环境适应能力，但是能耗相当的大，使用范围也相当有限。因此，足式机器人就逐渐凸显出其优越性，对环境的要求较低，有较强的越障能力，能耗适中，但是运动控制方面具有一定的复杂性。

随着移动机器人技术的不断发展，对机器人的运动灵活性要求越来越高，尤其是在足式机器人领域。然而目前的足式机器人各个关节的运动角度及其有限，仅能够实现小角度范围内的旋转运动，这无疑极大的限制了足式机器人的应用场景。

考虑到复杂环境下作业的移动机器人系统的功能需求，在越障的同时可以更加的灵活移动，因此需要一种更加灵活的腿部运动关节和腿部结构，更便于实现越障和操作控制。

发明内容

本发明提供一种关节任意角度旋转的腿部结构及多足机器人，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。能够实现足式机器人的大腿小腿组件的全角度旋转，从而允许机器人进行避障、腿部配置变换等运动，降低其控制的复杂性，提升整个机器人的运动灵活性。

本发明的技术方案一方面为一种关节任意角度旋转的腿部结构，包括：具有第一安装部和第二安装部的髋转接件，所述第一安装部和第二安装部垂直；具有动力装置的髋组件，所述髋组件与所述髋转接件的第二安装部固定连接；具有髋连接盘和大腿连接环的腿转接件，所述髋连接盘和所述大腿连接环垂直，所述髋连接盘与所述髋组件的动力装置的转子固定连接；具有动力装置的大腿组件，所述大腿组件与所述腿转接件的大腿连接环固定连接；具有动力输入轴和动力输出轴的全角度旋转关节，所述动力输入轴和所述动力输出轴垂直，所述动力输入轴与所述大腿组件的动力装置的转子固定连接；具有一长度的小腿组件，所述小腿组件与所述全角度旋转关节的动力输出轴连接，并且所述小腿组件的长度方向与所述动力输出轴垂直；其中，髋组件转轴(R1)与大腿组件转轴(R2)在同一平面中垂直，小腿组件转轴(R3)与所述大腿组件转轴(R2)在同一平面中平行。

进一步，所述全角度旋转关节包括：关节外壳；设置在关节外壳中的动力输入部分，所述动力输入部分包括与所述动力输入轴的端部配合的动力输入锥齿轮；至少一部分设置在关节外壳中的动力输出部分，所述动力输出部分包括与所述动力输出轴配合的动力输出锥齿轮；其中，所述动力输入锥齿轮与所述动力输出锥齿轮啮合。

进一步，所述关节外壳包括：具有多个安装孔的圆盘部，所述安装孔用于与机器人的构件固定连接；从所述圆盘部延伸的圆筒部；平行布置的第一分叉部和第二分叉部，所述第一分叉部和第二分叉部通过平板部与所述圆筒部连接，其中，所述动力输出轴由所述第一分叉部和第二分叉部支撑，且所述动力输出轴的输出端伸出所述第一分叉部，其中，所述第一分叉部和所述第二分叉部的中间线与所述圆筒部的中轴线平行且具有距离，使得所述第一分叉部比第二分叉部更远离所述圆筒部的中轴线。

进一步，所述动力输入轴的端部通过键与所述动力输入锥齿轮配合，所述圆筒部包括环形的内凸起、沟槽和设在所述内凸起和所述沟槽之间的内轴承孔，所述动力输入部分包括：动力输入端轴承，所述动力输入端轴承的内圈与所述动力输入轴进行配合；设置在所述沟槽的挡圈，以限定所述动力输入端轴承的外圈在所述内轴承孔中配合；设置在所述动力输入轴的端部与所述动力输入端轴承之间的动力输入端轴套；与所述动力输入轴的端部固定连接的动力输入端盖，以限定所述动力输入锥齿轮和所述动力输入端轴套一起抵靠所述动力输入端轴承的内圈。

进一步，所述第一分叉部包括第一分叉部内缘和开口向外的第一分叉部轴承孔，所述第二分叉部包括第二分叉部内缘和开口向外的第二分叉部轴承孔，所述动力输出部分还包括：动力输出端第一轴承，其配合在所述第一分叉部轴承孔中并由所述第一分叉部内缘定位；动力输出端第二轴承，其配合在所述第二分叉部轴承孔中并由所述第二分叉部内缘定位；输出端接驳件，所述输出端接驳件的内孔与所述动力输出轴伸出所述第一分叉部的轴端部配合连接；动力输出端第一盖，所述动力输出端第一盖与所述动力输出轴伸出所述第一分叉部的轴端部固定连接，并且压迫所述输出端接驳件；动力输出端第二盖和动力输出端第三盖，所述动力输出端第二盖和所述动力输出端第三盖分别连接至所述第一分叉部和所述第二分叉部的外侧，以使所述动力输出端第一轴承和所述动力输出端第二轴承分别限制在所述第一分叉部轴承孔和所述第二分叉部轴承孔中；设置在所述输出端接驳件和所述动力输出端第一轴承之间的动力输出端轴套，所述动力输出端轴套穿过所述动力输出端第二盖，其中，在所述动力输出端第一盖与所述动力输出轴固定连接时，所述输出端接驳件、所述动力输出端轴套和所述动力输出端第一轴承的内圈一起抵靠。

进一步，所述输出端接驳件包括：具有螺纹孔的接驳件根部；具有螺丝孔的接驳件端部，所述螺丝孔与所述螺纹孔同轴配对，所述接驳件端部和所述接驳件根部之间设有柱杆安装孔和从所述柱杆安装孔延伸的缝隙；具有通孔的接驳件套部，其中所述接驳件套部的通孔的轴线与所述柱杆安装孔的轴线垂直，其中，所述关节外壳的圆盘部连接至所述大腿组件，其中，所述输出端接驳件的柱杆安装孔连接至所述小腿组件，以允许所述接驳件端部与所述接驳件根部被螺丝拉紧时，所述接驳件端部和所述接驳件根部将所述小腿组件夹紧。

进一步，所述腿转接件还包括：连接在所述髋连接盘和所述大腿连接环之间的加强筋；设置在大腿连接环中的线缆盒，用于保护大腿组件中的动力装置的电气接口。设置在大腿连接环边缘的扇形缺口，以允许所述电气接口和电缆经过。

本发明的技术方案另一方面为一种多足机器人，包括：安装有多个动力装置的机架组件；多个所述的腿部结构，每个腿部结构的髋转接件的第一安装部固定连接至所述机架组件上的每一个动力装置的转子，其中，所有腿部结构的髋组件转轴互相平行或者重合。

本发明的技术方案另一方面为一种基于所述的多足机器人的通过障碍物的方法，包括以下步骤：在所述多足机器人靠近障碍物之前，触发靠近所述障碍物的腿部结构的髋组件中的动力装置，使靠近所述障碍物的腿部结构的大腿组件向后转动以抬起小腿组件；触发靠近所述障碍物的腿部结构的大腿组件中的动力装置，使靠近所述障碍物的腿部结构的小腿组件沿相反于大腿组件的转动方向的方向转动，并保持小腿组件位于所述障碍物上方或压在所述障碍物上；控制所述多足机器人的其余腿部结构的运动，使多足机器人前进。

本发明的技术方案另一方面为一种基于所述的多足机器人的改变腿部配置的方法，包括以下步骤：触发腿部结构的大腿组件中的动力装置，带动小腿组件向上转动到小腿组件的竖直位置；同时触发所述腿部结构的髋组件中的动力装置，带动大腿组件向下转动到大腿组件的竖直位置；触发所述腿部结构的大腿组件中的动力装置和/或髋组件中的动力装置，使大腿组件和小腿组件转动到目标位置。

本发明的有益效果如下。

在足式机器人的大腿组件和小腿组件之间安装所述机器人关节，能够实现足式机器人的最后一个关节任意角度旋转。采用本发明的全角度旋转的机器人关节，不仅可以解决足式机器人在腿部运动过程的干涉问题，提高其运动灵活性，还能够使机器人完成更为复杂的任务，比如向上越障、攀爬等任务。本发明通过结构的变化使得机器人关节具有很强的运动灵活性。

附图说明

图1是根据本发明实施例中的机器人关节的剖视立体图。

图2是图1的区域A的细节放大图。

图3是根据本发明实施例中的机器人关节外壳和动力输出轴的剖视图。

图4是根据本发明实施例中的机器人关节在另一视角的立体图。

图5是根据本发明实施例中的包含多个腿部结构的足式机器人的前视图。

图6是根据本发明实施例中的包含多个腿部结构的足式机器人的立体图。

图7是根据本发明实施例中的腿部结构的腿转接件的立体图。

图8是根据本发明实施例中的足式机器人通过障碍物过程中的腿部结构的动作图。

图9是根据本发明实施例中的足式机器人改变腿部配置的动作图。

图10是根据本发明实施例中的足式机器人搬运物品时的前视图。

图11是根据本发明实施例中的足式机器人样机的实物图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右、顶、底等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。

此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。

机器人关节

参照图1至图4，在一些实施例中，根据本发明的全角度旋转的机器人关节包括关节外壳2300、动力输入部分2100和动力输出部分2200。动力输入部分2100包括与动力装置连接的动力输入轴2110和与动力输入轴2110的端部配合的动力输入锥齿轮2130。动力输出部分2200包括动力输出轴2210和与动力输出轴2210配合的动力输出锥齿轮2220。动力输入轴2110的轴线与动力输出轴2210的轴线垂直，动力输入锥齿轮2130与动力输出锥齿轮2220啮合。在这些实施例中，动力装置一般为机器人关节电机(有框或者无框的关节电机)、舵机、液压装置等，可以配合减速器能够进行动力力矩的输出，也可以是直驱电机直接输出力矩。该输出的力矩通过动力输入轴2110传递至动力输入锥齿轮2130，动力输入锥齿轮2130和动力输出锥齿轮2220相啮合将动力力矩传递至动力输出锥齿轮2220。动力输出锥齿轮2220与动力输出轴2210相固连，完成该关节的动力输出。动力输入锥齿轮2130和动力输出锥齿轮2220之间可以具有齿比(比如，1：2至1：1之间)，进一步进行力矩放大。

参照图1和图3，关节外壳2300包括圆盘部2310、从圆盘部2310延伸的圆筒部2320以及平行布置的第一分叉部2330和第二分叉部2340，其中，第一分叉部2330和第二分叉部2340通过平板部2350与圆筒部2320连接。

圆盘部2310具有多个安装孔的，用于与机器人的构件(比如大腿组件4000的壳体)固定连接。

圆筒部2320内容纳动力输入轴2110，其中动力输入轴2110的端部可以通过键与动力输入锥齿轮2130配合。进一步，圆筒部2320还包括环形的内凸起2321、沟槽2323和设在内凸起2321和沟槽2323之间的内轴承孔2322。动力输入部分2100的动力输入端轴承2120的外圈与内轴承孔2322配合，而内圈与动力输入轴2110进行配合。设置在沟槽2323的挡圈2150以限定动力输入端轴承2120的外圈在内轴承孔2322中配合。

参照图2，优选地，动力输入端轴套2160设置在动力输入轴2110的端部与动力输入端轴承2120之间。动力输入端盖2140与动力输入轴2110的端部通过螺丝固定连接，以限定动力输入锥齿轮2130和动力输入端轴套2160一起抵靠动力输入端轴承2120的内圈。在实际机械装配时，可以调整动力输入端轴套2160的厚度，进而实现动力输入锥齿轮2130的安装位置精度。

参照图1和图3，关节外壳2300第一分叉部2330和第二分叉部2340用于支撑动力输出轴2210，其中动力输出轴2210的输出端伸出第一分叉部2330的部分用于连接机器人的运动部件(比如小腿组件3000)。第一分叉部2330和第二分叉部2340的中间线与圆筒部2320的中轴线平行且具有距离，使得第一分叉部2330比第二分叉部2340更远离圆筒部2320的中轴线，从而更能避免连接动力输出轴2210的输出端的机器人运动部件出现干涉，并且实现全角度旋转。

第一分叉部2330包括第一分叉部内缘2332和开口向外的第一分叉部轴承孔2331，第二分叉部2340包括第二分叉部内缘2342和开口向外的第二分叉部轴承孔2341。作为优选的实施方式，关节外壳2300一体成型加工，能够保证第一分叉部2330和第二分叉部2340的轴承孔的同轴度，减少轴承不同轴所带来的摩擦影响。

参照图1和图3，动力输出端第一轴承2230配合在第一分叉部轴承孔2331中并由第一分叉部内缘2332定位；动力输出端第二轴承2240配合在第二分叉部轴承孔2341中并由第二分叉部内缘2342定位。动力输出锥齿轮2220具有与动力输出轴2210配合的通孔，并且可以通过键连接。动力输出轴2210具有轴肩，使动力输出锥齿轮2220通过轴肩定位在动力输出端第一轴承2230和动力输入轴2110的轴线之间，使得动力输出锥齿轮2220与动力输入锥齿轮2130进行啮合，完成90度转向的动力传递。由于动力输出轴2210由双轴承支撑，使得动力输出锥齿轮2220的动力传递刚性较强。动力输出轴2210可以具有径向的销孔，其与动力输出锥齿轮2220径向的销孔配对，用于通过销将动力输出锥齿轮2220定位和固定至动力输出轴2210。

动力输出部分2200还包括：输出端接驳件2250，输出端接驳件2250的内孔与动力输出轴2210伸出第一分叉部2330的轴端部配合连接；动力输出端第一盖2260，动力输出端第一盖2260与动力输出轴2210伸出第一分叉部2330的轴端部固定连接，并且压迫输出端接驳件2250；动力输出端第二盖2270和动力输出端第三盖2290，动力输出端第二盖2270和动力输出端第三盖2290分别连接至第一分叉部2330和第二分叉部2340的外侧，以使动力输出端第一轴承2230和动力输出端第二轴承2240分别限制在第一分叉部轴承孔2331和第二分叉部轴承孔2341中；设置在输出端接驳件2250和动力输出端第一轴承2230之间的动力输出端轴套2280，动力输出端轴套2280穿过动力输出端第二盖2270。其中，在动力输出端第一盖2260与动力输出轴2210固定连接时，输出端接驳件2250、动力输出端轴套2280和动力输出端第一轴承2230的内圈一起抵靠。因此，动力输入锥齿轮2130和动力输出锥齿轮2220的啮合程度，可以通过动力输入外壳定位及输入端轴套和输出端轴套进行调整，以满足不同摩擦力要求。

参照图4，输出端接驳件2250包括：具有螺纹孔的接驳件根部2251；具有螺丝孔的接驳件端部2252，螺丝孔与螺纹孔同轴配对，接驳件端部2252和接驳件根部2251之间设有柱杆安装孔2254和从柱杆安装孔2254延伸的缝隙；具有通孔的接驳件套部2253，其中接驳件套部2253的通孔的轴线与柱杆安装孔2254的轴线垂直。输出端接驳件2250的柱杆安装孔2254连接至足式移动机器人的小腿组件3000，以允许接驳件端部2252与接驳件根部2251被螺丝拉紧时，接驳件端部2252和接驳件根部2251将小腿组件3000夹紧。

参照图3和图4，在进一步的实施例中，动力输入轴2110、动力输入轴2110内部镂空设计，可以减少该腿部关节的质量，提高运动的灵活性。并且可以根据技术要求，灵活的调整动力输入轴2110的长度，以满足不同功能需求。可以在关节外壳2300的第一分叉部2330和第二分叉部2340上安装齿轮外挡板，以避免灰尘等进入传动关节内部，影响运动的摩擦力。

腿部结构

参照图5和图6，在一些实施例中，根据本发明的腿部结构包括：具有动力装置的髋组件6000；具有动力装置的大腿组件4000；具有动力输入轴2110和动力输出轴2210的全角度旋转关节2000；具有一长度的小腿组件3000；其中，髋组件6000通过髋转接件7000与机器人连接，大腿组件4000通过腿转接件5000与髋组件6000连接，小腿组件3000和大腿组件4000之间连接全角度旋转关节2000。在这些实施例中，动力装置一般为机器人关节电机(有框或者无框的关节电机)、舵机、液压装置等，可以配合减速器能够进行动力力矩的输出，也可以是直驱电机直接输出力矩。动力装置具有相对的互相切换的定子和转子，即是定子一般为相对固定的零件时，转子相对于定子转动，可以理解如果转子固定，则定子也可以相对于转子转动。全角度旋转关节2000为上述实施例中描述的全角度旋转的机器人关节。

在进一步的实施例中，髋转接件7000具有第一安装部和第二安装部，第一安装部和第二安装部垂直。髋组件6000与髋转接件7000的第二安装部固定连接。腿转接件5000具有髋连接盘5010和大腿连接环，髋连接盘5010和大腿连接环垂直，髋连接盘5010与髋组件6000的动力装置的转子固定连接。大腿组件4000与腿转接件5000的大腿连接环固定连接。全角度旋转关节2000的动力输入轴2110和动力输出轴2210垂直，动力输入轴2110与大腿组件4000的动力装置的转子固定连接。

小腿组件3000与全角度旋转关节2000的动力输出轴2210连接，并且小腿组件3000的长度方向与动力输出轴2210垂直。因此，参照图6，髋组件6000转轴(R1)与大腿组件4000转轴(R2)在同一平面中垂直，小腿组件3000转轴(R3)与大腿组件4000转轴(R2)在同一平面中平行。由此，腿部结构中的小腿组件3000和大腿组件4000可以实现任意关节角度的旋转。而髋组件6000也可以相对于机器人的机架组件8000进行一定范围内的角度的转动，如图10所示。

在一些实施例中，考虑到加工和设计方便，髋转接件7000和腿转接件5000的结构和配置方式大致相同。下面以腿转接件5000为例进行细节结构描述。

参照图7，腿转接件5000还可以包括：连接在髋连接盘5010和大腿连接环之间的加强筋5030；设置在大腿连接环中的线缆盒5050，用于保护大腿组件4000中的动力装置的电气接口。设置在大腿连接环边缘的扇形缺口5040，以允许电气接口和电缆经过。优选地，动力装置的控制电路和能源电路的线缆，均位于动力装置末端，以减少控制线材对关节运动带来的影响。结合腿转接件5000的扇形缺口5040，可以让大腿组件4000的动力装置的线缆方便收纳且尽量减少对大腿组件4000转动时的干涉和缠绕阻碍。

多足机器人

参照图6，在一些实施例中，根据本发明的多足机器人包括：安装有多个动力装置的机架组件8000；多个上述实施例腿部结构，每个腿部结构的髋转接件7000的第一安装部固定连接至机架组件8000上的每一个动力装置的转子，其中，所有腿部结构的髋组件6000转轴互相平行或者重合。优选地，腿部结构的个数为四。

基于腿部结构的特点，根据本发明的多足机器人可以实现跨越障碍物(如图8)、多足配置切换(如图9)和抬举物体等操作(如图10、图11)。

参照图8，由于障碍物的高度过高，传统的机器人关节由于受到运动角度的限制，难以完成翻越等操作。而根据本发明的多足机器人可以通过抬高大腿组件4000的运动角度，将小腿组件3000的末端放置于障碍物上方，完成越障操作，具体的机器人运动控制方法如下步骤：在多足机器人靠近障碍物之前，触发靠近障碍物的腿部结构的髋组件6000中的动力装置，使靠近障碍物的腿部结构的大腿组件4000向后转动以抬起小腿组件3000；触发靠近障碍物的腿部结构的大腿组件4000中的动力装置，使靠近障碍物的腿部结构的小腿组件3000沿相反于大腿组件4000的转动方向的方向转动，并保持小腿组件3000位于障碍物上方或压在障碍物上；控制多足机器人的其余腿部结构的运动，使多足机器人前进。

图9为根据本发明的多足机器人的改变单腿部配置的方法，包括以下步骤：触发腿部结构的大腿组件4000中的动力装置，带动小腿组件3000向上转动到小腿组件3000的竖直位置；同时触发腿部结构的髋组件6000中的动力装置，带动大腿组件4000向下转动到大腿组件4000的竖直位置；触发腿部结构的大腿组件4000中的动力装置和/或髋组件6000中的动力装置，使大腿组件4000和小腿组件3000转动到目标位置。

图10为根据本发明的多足机器人的双前腿夹持物体的示意图。双前大腿组件4000转动到机器人的机架组件8000上方后，其髋组件6000相对于机器人的机架组件8000相向摆转，从而可以利用两小腿组件3000将物品夹持并递高。因此，根据本发明的多足机器人因腿结构的全角度旋转设计而实现各种灵活配置和运动方式，可以参照图11所示的样机的实物图。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而己，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开保护的范围之内。都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (10)

1.一种关节任意角度旋转的腿部结构，其特征在于，包括：

具有第一安装部和第二安装部的髋转接件(7000)，所述第一安装部和第二安装部垂直；

具有动力装置的髋组件(6000)，所述髋组件(6000)与所述髋转接件(7000)的第二安装部固定连接；

具有髋连接盘(5010)和大腿连接环(5020)的腿转接件(5000)，所述髋连接盘(5010)和所述大腿连接环(5020)垂直，所述髋连接盘(5010)与所述髋组件(6000)的动力装置的转子固定连接；

具有动力装置的大腿组件(4000)，所述大腿组件(4000)与所述腿转接件(5000)的大腿连接环(5020)固定连接；

具有动力输入轴(2110)和动力输出轴(2210)的全角度旋转关节(2000)，所述动力输入轴(2110)和所述动力输出轴(2210)垂直，所述动力输入轴(2110)与所述大腿组件(4000)的动力装置的转子固定连接；

具有一长度的小腿组件(3000)，所述小腿组件(3000)与所述全角度旋转关节(2000)的动力输出轴(2210)连接，并且所述小腿组件(3000)的长度方向与所述动力输出轴(2210)垂直；

其中，髋组件(6000)转轴(R1)与大腿组件(4000)转轴(R2)在同一平面中垂直，小腿组件(3000)转轴(R3)与所述大腿组件(4000)转轴(R2)在同一平面中平行。

2.根据权利要求1所述的腿部结构，其特征在于，所述全角度旋转关节(2000)包括：

关节外壳(2300)；

设置在关节外壳(2300)中的动力输入部分(2100)，所述动力输入部分(2100)包括与所述动力输入轴(2110)的端部配合的动力输入锥齿轮(2130)；

至少一部分设置在关节外壳(2300)中的动力输出部分(2200)，所述动力输出部分(2200)包括与所述动力输出轴(2210)配合的动力输出锥齿轮(2220)；

其中，所述动力输入锥齿轮(2130)与所述动力输出锥齿轮(2220)啮合。

3.根据权利要求2所述的腿部结构，其特征在于，所述关节外壳(2300)包括：

具有多个安装孔的圆盘部(2310)，所述安装孔用于与机器人的构件固定连接；

从所述圆盘部(2310)延伸的圆筒部(2320)；

平行布置的第一分叉部(2330)和第二分叉部(2340)，所述第一分叉部(2330)和第二分叉部(2340)通过平板部(2350)与所述圆筒部(2320)连接，

其中，所述动力输出轴(2210)由所述第一分叉部(2330)和第二分叉部(2340)支撑，且所述动力输出轴(2210)的输出端伸出所述第一分叉部(2330)，

其中，所述第一分叉部(2330)和所述第二分叉部(2340)的中间线与所述圆筒部(2320)的中轴线平行且具有距离，使得所述第一分叉部(2330)比第二分叉部(2340)更远离所述圆筒部(2320)的中轴线。

4.根据权利要求3所述的腿部结构，其特征在于，

所述动力输入轴(2110)的端部通过键与所述动力输入锥齿轮(2130)配合，

所述圆筒部(2320)包括环形的内凸起(2321)、沟槽(2323)和设在所述内凸起(2321)和所述沟槽(2323)之间的内轴承孔(2322)，

所述动力输入部分(2100)包括：

动力输入端轴承(2120)，所述动力输入端轴承(2120)的内圈与所述动力输入轴(2110)进行配合；

设置在所述沟槽(2323)的挡圈(2150)，以限定所述动力输入端轴承(2120)的外圈在所述内轴承孔(2322)中配合；

设置在所述动力输入轴(2110)的端部与所述动力输入端轴承(2120)之间的动力输入端轴套(2160)；

与所述动力输入轴(2110)的端部固定连接的动力输入端盖(2140)，以限定所述动力输入锥齿轮(2130)和所述动力输入端轴套(2160)一起抵靠所述动力输入端轴承(2120)的内圈。

5.根据权利要求3所述的腿部结构，其特征在于，

所述第一分叉部(2330)包括第一分叉部内缘(2332)和开口向外的第一分叉部轴承孔(2331)，

所述第二分叉部(2340)包括第二分叉部内缘(2342)和开口向外的第二分叉部轴承孔(2341)，

所述动力输出部分(2200)还包括：

动力输出端第一轴承(2230)，其配合在所述第一分叉部轴承孔(2331)中并由所述第一分叉部内缘(2332)定位；

动力输出端第二轴承(2240)，其配合在所述第二分叉部轴承孔(2341)中并由所述第二分叉部内缘(2342)定位；

输出端接驳件(2250)，所述输出端接驳件(2250)的内孔与所述动力输出轴(2210)伸出所述第一分叉部(2330)的轴端部配合连接；

动力输出端第一盖(2260)，所述动力输出端第一盖(2260)与所述动力输出轴(2210)伸出所述第一分叉部(2330)的轴端部固定连接，并且压迫所述输出端接驳件(2250)；

动力输出端第二盖(2270)和动力输出端第三盖(2290)，所述动力输出端第二盖(2270)和所述动力输出端第三盖(2290)分别连接至所述第一分叉部(2330)和所述第二分叉部(2340)的外侧，以使所述动力输出端第一轴承(2230)和所述动力输出端第二轴承(2240)分别限制在所述第一分叉部轴承孔(2331)和所述第二分叉部轴承孔(2341)中；

设置在所述输出端接驳件(2250)和所述动力输出端第一轴承(2230)之间的动力输出端轴套(2280)，所述动力输出端轴套(2280)穿过所述动力输出端第二盖(2270)，其中，在所述动力输出端第一盖(2260)与所述动力输出轴(2210)固定连接时，所述输出端接驳件(2250)、所述动力输出端轴套(2280)和所述动力输出端第一轴承(2230)的内圈一起抵靠。

6.根据权利要求5所述的腿部结构，其特征在于，所述输出端接驳件(2250)包括：

具有螺纹孔的接驳件根部(2251)；

具有螺丝孔的接驳件端部(2252)，所述螺丝孔与所述螺纹孔同轴配对，所述接驳件端部(2252)和所述接驳件根部(2251)之间设有柱杆安装孔(2254)和从所述柱杆安装孔(2254)延伸的缝隙；

具有通孔的接驳件套部(2253)，其中所述接驳件套部(2253)的通孔的轴线与所述柱杆安装孔(2254)的轴线垂直，

其中，所述关节外壳(2300)的圆盘部(2310)连接至所述大腿组件(4000)，

其中，所述输出端接驳件(2250)的柱杆安装孔(2254)连接至所述小腿组件(3000)，以允许所述接驳件端部(2252)与所述接驳件根部(2251)被螺丝拉紧时，所述接驳件端部(2252)和所述接驳件根部(2251)将所述小腿组件(3000)夹紧。

7.根据权利要求1所述的腿部结构，其特征在于，所述腿转接件(5000)还包括：

连接在所述髋连接盘(5010)和所述大腿连接环(5020)之间的加强筋(5030)；

设置在大腿连接环(5020)中的线缆盒(5050)，用于保护大腿组件(4000)中的动力装置的电气接口。

设置在大腿连接环(5020)边缘的扇形缺口(5040)，以允许所述电气接口和电缆经过。

8.一种多足机器人，其特征在于，包括：

安装有多个动力装置的机架组件(8000)；

多个根据权利要求1至7中任一项权利要求所述的腿部结构，每个腿部结构的髋转接件(7000)的第一安装部固定连接至所述机架组件(8000)上的每一个动力装置的转子，

其中，所有腿部结构的髋组件(6000)转轴互相平行或者重合。

9.一种基于权利要求8所述的多足机器人的通过障碍物的方法，其特征在于，包括以下步骤：

在所述多足机器人靠近障碍物之前，触发靠近所述障碍物的腿部结构的髋组件中的动力装置，使靠近所述障碍物的腿部结构的大腿组件向后转动以抬起小腿组件；

触发靠近所述障碍物的腿部结构的大腿组件中的动力装置，使靠近所述障碍物的腿部结构的小腿组件沿相反于大腿组件的转动方向的方向转动，并保持小腿组件位于所述障碍物上方或压在所述障碍物上；

控制所述多足机器人的其余腿部结构的运动，使多足机器人前进。

10.一种基于权利要求8所述的多足机器人的改变腿部配置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

触发腿部结构的大腿组件中的动力装置，带动小腿组件向上转动到小腿组件的竖直位置；

同时触发所述腿部结构的髋组件中的动力装置，带动大腿组件向下转动到大腿组件的竖直位置；

触发所述腿部结构的大腿组件中的动力装置和/或髋组件中的动力装置，使大腿组件和小腿组件转动到目标位置。

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