CN115610554B - 基于吊臂合页式关节的全电机绳驱多足机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于吊臂合页式关节的全电机绳驱多足机器人，包括机架及安装在机架上的多个机械腿，机械腿包括第一端转动连接机架的大腿架；第一端转动连接在大腿架的第二端上的小腿架；与小腿架的第一端同轴转动在大腿架的第二端上的吊臂，吊臂具有第一端和第二端；大腿驱动机构包括分别与机架第一端和第二端连接的第一绳索和第二绳索以及收放第一绳索和第二绳索的第一绞绳组件；吊臂驱动机构包括分别与吊臂的第一端和第二端连接的第三绳索和第四绳索以及用于收放第三绳索和第四绳索的第二绞绳组件；小腿驱动机构包括分别与吊臂的第一端和第二端连接的第五绳索和第六绳索以及用于收放第五绳索和第六绳索的第三绞绳组件；与小腿架的第二端连接的足部。

Description

基于吊臂合页式关节的全电机绳驱多足机器人

技术领域

本发明涉及移动机器人技术领域，尤其涉及基于吊臂合页式关节的全电机绳驱多足机器人。

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、足式机构以及它们的复合机构等形式。然而，在航天航空或军事运输领域中，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，传统多足机器人的足部种类颇多，如采用关节电机配合减速器实现直接驱动的机械腿或液压驱动机械腿，但上述两种机械腿形式中，电机配合减速器组成的直接驱动式机械腿，机械结构简单，电机的旋转运动能够直接映射到机械腿关节的摆动，但随着机器人体型和负载能力要求的增加，则需要采用使关节输出力矩相应增加的更大尺寸的电机及减速器等部件，从而关节尺寸和重量均会增加，影响机械腿的灵活性和摆幅；而液压驱动的机械腿，则体积大、结构复杂，日常维护困难，运行噪声大，越障能力差，且非纯电动而导致充能过程较为繁琐，仅能实现机器人慢速移动，这无疑极大的限制了足式机器人的应用场景。

考虑到复杂环境下负载作业的移动机器人系统的功能需求，在负载越障的同时可以保持一定的灵活移动速度，因此需要一种更加通用的机械腿结构，更便于实现越障和负载。

发明内容

本发明提供基于吊臂合页式关节的全电机绳驱多足机器人，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

本发明的技术方案为基于吊臂合页式关节的全电机绳驱多足机器人，包括机架及安装在机架上的多个机械腿，所述机械腿包括：大腿架，所述大腿架的第一端转动连接所述机架上；小腿架，所述小腿架的第一端转动连接在大腿架的第二端上；吊臂，所述吊臂与小腿架的第一端同轴转动连接在大腿架的第二端上，且所述吊臂具有沿大腿架第二端摆动方向的第一端和第二端；大腿驱动机构，所述大腿驱动机构包括分别与机架沿大腿架摆动方向的第一端侧和第二端侧连接的第一绳索和第二绳索以及用于收放所述第一绳索和第二绳索的第一绞绳组件，所述第一收绳组件设置在大腿架上；吊臂驱动机构，所述吊臂驱动机构包括分别与吊臂的第一端和第二端连接的第三绳索和第四绳索以及用于收放所述第三绳索和第四绳索的第二绞绳组件，所述第二绞绳组件设置在大腿架上；小腿驱动机构，所述小腿驱动机构包括分别与吊臂的第一端和第二端连接的第五绳索和第六绳索以及用于收放所述第五绳索和第六绳索的第三绞绳组件，所述第三绞绳组件设置在小腿架上；足部，所述足部与小腿架的第二端连接；其中，所述小腿架的摆动方向与大腿架的摆动方向在同一平面上平行。

进一步，所述第一绞绳组件包括：输出轴上具有第一绞盘的第一电机，所述第一电机连接在大腿架上，且所述第一绳索的端部固定于第一绞盘上，并且经过缠绕后连接至所述机架的第一端侧；输出轴上具有第二绞盘的第二电机，所述第二电机连接在大腿架上，且所述第二绳索的端部固定于第二绞盘上，并且经过缠绕后连接至所述机架的第二端侧；所述第二绞绳组件包括：输出轴上具有第三绞盘的第三电机，所述第三电机连接在大腿架上，且所述第三绳索的端部固定于第三绞盘上，并且经过缠绕后连接至所述吊臂的第一端；输出轴上具有第四绞盘的第四电机，所述第四电机连接在大腿架上，且所述第四绳索的端部固定于第四绞盘上，并且经过缠绕后连接至所述吊臂的第二端；所述第三绞绳组件包括：输出轴上具有第五绞盘的第五电机，所述第五电机连接在小腿架上，且所述第五绳索的端部固定于第五绞盘上，并且经过缠绕后连接至所述吊臂的第一端；输出轴上具有第六绞盘的第六电机，所述第六电机连接在小腿架上，且所述第六绳索的端部固定于第六绞盘上，并且经过缠绕后连接至所述吊臂的第二端。

进一步，所述第一电机的输出轴和第二电机的输出轴同轴设置，且所述第一电机和第二电机均连接在大腿架的第二端上；所述第三电机的输出轴和第四电机的输出轴同轴设置，且所述第三电机和第四电机均连接在大腿架的第一端上；所述第五电机的输出轴和第六电机的输出轴同轴设置，且所述第五电机和第六电机均连接在小腿架的第二端上。

进一步，所述大腿驱动机构还包括分别设置在机架的第一端侧和第二端侧上的两第一定滑轮组，所述第一绳索绕过机架第一端侧的第一定滑轮组后与大腿架第二端的第一固定部固定连接，所述第二绳索绕过机架第二端侧的第一定滑轮组后与大腿架第二端的第二固定部固定连接；所述吊臂驱动机构还包括分别设置在吊臂的第一端和第二端上的两第二定滑轮组，所述第三绳索绕过吊臂第一端的第二定滑轮组后与大腿架第一端的第三固定部固定连接，所述第四绳索绕过吊臂第二端的第二定滑轮组后与大腿架第一端的第四固定部固定连接；所述小腿驱动机构还包括分别设置在吊臂的第一端和第二端上的两第一定滑轮组，所述第五绳索绕过吊臂第一端的第一定滑轮组后与小腿架第二端的第五固定部固定连接，所述第六绳索绕过吊臂第二端的第一定滑轮组后与小腿架第二端的第六固定部固定连接。

进一步，所述机架的第一端侧和第二端侧上分别设有滑轮座，所述滑轮座上设置有第一滑轮轴，所述第一定滑轮组转动连接在第一滑轮轴上；所述吊臂的第一端和第二端上分别设有第二滑轮轴，所述吊臂第一端和第二端上的第一定滑轮组以及第二定滑轮组转动连接在第二滑轮轴上；其中，所述第一滑轮轴和第二滑轮轴的轴向与大腿架摆动轴的轴向相同。

进一步，所述第一滑轮轴上设置有第一环槽，所述第二滑轮轴上沿轴向设置有三个第二环槽；所述第一定滑轮组包括：通过第一环部转动连接第一环槽或中间第二环槽的第一定滑轮支架，转动设置在所述第一定滑轮支架上的第一定滑轮；所述第二定滑轮组包括：通过两第二环部转动连接头尾两第二环槽的第二定滑轮支架，转动设置在所述第二定滑轮支架上的两个第二定滑轮，两个第二定滑轮沿第二滑轮轴的轴向分布；其中，所述第一定滑轮和第二定滑轮的外径相等。

进一步，所述第一绞盘、第二绞盘、第三绞盘、第四绞盘、第五绞盘及第六绞盘的转动方向与大腿架的摆动大腿架及小腿架的摆动方向在同一平面上平行；所述第一定滑轮和第二定滑轮的转动方向与大腿架的摆动大腿架及小腿架的摆动方向在同一平面上垂直。

进一步，所述大腿架的第一端和第二端的两侧分别设置有大腿电机固定座，所述第一电机和第二电机分别与大腿架第二端两侧的大腿电机固定座连接，且第一电机和第二电机的输出轴均穿至大腿架内；所述第三电机和第四电机分别与大腿架第一端两侧的大腿电机固定座连接，且第三电机和第四电机的输出轴均穿至大腿架内；所述小腿架的第二端的两侧分别设置有小腿电机固定座，所述第五电机和第六电机分别与小腿架第二端两侧的小腿电机固定座固定连接，且第五电机和第六电机的输出轴均穿至小腿架内；其中，所述第一绞盘及第二绞盘之间的距离和第五绞盘及第六绞盘之间的距离相等；所述第一绞盘及第二绞盘之间的距离小于第三绞盘和第四绞盘之间的距离。

进一步，所述机架上设置有转动座；所述转动座上设置有大腿轴，所述大腿架的第一端与大腿轴转动连接；所述大腿架和小腿架之间设有合页部，所述合页部包括：设置在所述吊臂上的合页轴；第一端分别转动连接在所述合页轴上的大腿合页及小腿合页，所述大腿架的第二端和大腿合页固定连接，所述小腿架的第一端与小腿合页固定连接。

进一步，所述吊臂上还固定连接有抗扭支架，所述合页轴的两端分别与抗扭支架固定连接。

本发明的有益效果为：

模块化结构配置的机架能够快速地变换形状和拓展轮廓，而通过大腿驱动结构、吊臂驱动结构和小腿驱动结构中绞绳组件位置及绳索的配合，以及吊臂结构的设置，有效分散机械腿的整体负荷，增加机械腿的各关节力矩输出，有效提升机械腿的负载越障能力，而绞绳组件避开关节位置设置，提升电机扭矩的利用效率，从而减少所需电机的功率，且简化的机械腿的关节结构，提高关节的抗剪切性能，而绳驱的驱动方式耐用度高，且绳索具有一定的延展性能，能够吸收机械腿与地面接触时来自地面的冲击，达到减震的效果，从而使本申请的多足机器人的能适应更多的应用场景。

附图说明

图1是本发明机器人的立体图。

图2是本发明实施例的机械腿的立体图。

图3是本发明实施例的机械腿折叠方向的相反方向视图。

图4是本发明实施例的机械腿中具有大腿驱动结构的大腿架和机架的部分立体图。

图5是本发明实施例的机械腿中具有大腿驱动结构的大腿架和机架在另一视觉的部分立体图。

图6是本发明实施例的机械腿中具有吊臂驱动结构的大腿架和吊臂的部分立体图。

图7是本发明实施例的机械腿中具有吊臂驱动结构的大腿架和吊臂在另一视觉的部分立体图。

图8是本发明实施例的机械腿中具有小腿驱动结构的小腿架和吊臂的部分立体图。

图9是本发明实施例的机械腿中具有小腿驱动结构的小腿架和吊臂在另一视觉的部分立体图。

图10是本发明实施例的机械腿中吊臂和合页部的部分结构分解图。

图11是本发明实施例的机械腿中第一定滑轮组的立体图。

图12是本发明实施例的机械腿中第二定滑轮组的立体图。

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。

参照图1至图9，在本发明的实施例中，根据本发明的基于吊臂合页式关节的全电机绳驱多足机器人，包括机架2000及安装在机架2000上的多个机械腿，所述机械腿包括：大腿架1200，所述大腿架1200的第一端转动连接所述机架2000上；小腿架1300，所述小腿架1300的第一端转动连接在大腿架1200的第二端上；吊臂1400，所述吊臂1400与小腿架1300的第一端同轴转动连接在大腿架1200的第二端上，且所述吊臂1400具有沿大腿架1200第二端摆动方向的第一端和第二端；大腿驱动机构1500，所述大腿驱动机构1500包括分别与机架2000沿大腿架1200摆动方向的第一端侧和第二端侧连接的第一绳索1540和第二绳索1594以及用于收放所述第一绳索1540和第二绳索1594的第一绞绳组件，所述第一收绳组件设置在大腿架1200上；吊臂驱动机构1600，所述吊臂驱动机构1600包括分别与吊臂1400的第一端和第二端连接的第三绳索1640和第四绳索1694以及用于收放所述第三绳索1640和第四绳索1694的第二绞绳组件，所述第二绞绳组件设置在大腿架1200上；小腿驱动机构1700，所述小腿驱动机构1700包括分别与吊臂1400的第一端和第二端连接的第五绳索1740和第六绳索1791以及用于收放所述第五绳索1740和第六绳索1791的第三绞绳组件，所述第三绞绳组件设置在小腿架1300上；足部1900，所述足部1900与小腿架1300的第二端连接；其中，所述小腿架1300的摆动方向与大腿架1200的摆动方向在同一平面上平行。在本申请中，模块化结构配置的机架2000能够快速地变换形状和拓展轮廓，而通过大腿驱动结构、吊臂1400驱动结构和小腿驱动结构中绞绳组件位置及绳索的配合，以及吊臂1400结构的设置，有效分散机械腿的整体负荷，增加机械腿的各关节力矩输出，有效提升机械腿的负载越障能力，而绞绳组件避开关节位置设置，提升电机扭矩的利用效率，从而减少所需电机的功率，且简化的机械腿的关节结构，提高关节的抗剪切性能，而绳驱的驱动方式耐用度高，且绳索具有一定的延展性能，能够吸收机械腿与地面接触时来自地面的冲击，达到减震的效果，从而使多足机器人的能适应更多的应用场景。

具体而言，机架2000由铝型材搭建固定，能够根据载重物形状的需求变换搭建位置而实现多重形态，在减轻了机架2000的重量的同时，还很好实现机器人机架2000的拓展性，而机械腿能根据实际需求进行增减或调整位置，在本申请中的其中一实施例中，机架2000呈矩形，机械腿数量为4条，且对称安装在机架2000两侧下方。

在机械腿工作时，第一绞绳组件能维持第一绳索1540和第二绳索1594保持紧绷状态，第二绞绳组件维持第三绳索1640和第四绳索1694保持紧绷状态，第三绞绳组件能够维持第五绳索1740和第六绳索1791保持紧绷状态，使各段绳索的张进程度一致，确保大腿架1200和小腿架1300的精准幅度摆动，有利于机器人的细微操作，且由于绳索本身具有一定的延展缓冲性能，在机械腿与地面接触时，机械腿上的各绳索能起到吸收地面冲击，提供减震效果的作用，确保安装在机器人机架2000上的电子设备维持在平稳的工作环境中。

在本实施例中，设置机架2000的第一端侧和第二端侧沿大腿架1200第一端转动连接机架2000的摆动轴对称，实现大腿机构在驱动大腿架1200在机架2000上沿正反方向摆动所输出的力矩相同，吊臂1400的第一端和第二端沿小腿架1300第一端转动连接大腿架1200第二端的摆动轴中心对称，实现吊臂驱动机构1600在驱动吊臂1400在大腿架1200的第二端沿正反方向摆动所输出的力矩相同，以及小腿驱动机构1700驱在大腿架1200的第二端沿正反方向摆动所输出的力矩相同，确保大腿架1200和小腿架1300线性摆动，确保载物平顺性。

需要提及的是，足部1900能够根据机械腿的使用场景进行拆解更换，以适应不同的使用场合。在本申请的实施例中，足部1900为弹性材料一体成型，能够产生一定形变而贴紧地面，且足部1900内设置有S型力传感器，机器人能够根据该S型力传感器捕获的压力数据控制对应机械腿的运动启停。

参照图4和图5，为精准地控制每段绳索的张紧度，所述第一绞绳组件包括：输出轴上具有第一绞盘1520的第一电机1510，所述第一电机1510连接在大腿架1200上，且所述第一绳索1540的端部固定于第一绞盘1520上，并且经过缠绕后连接至所述机架2000的第一端侧；输出轴上具有第二绞盘1580的第二电机1570，所述第二电机1570连接在大腿架1200上，且所述第二绳索1594的端部固定于第二绞盘1580上，并且经过缠绕后连接至所述机架2000的第二端侧；参照图6和图7，所述第二绞绳组件包括：输出轴上具有第三绞盘1620的第三电机1610，所述第三电机1610连接在大腿架1200上，且所述第三绳索1640的端部固定于第三绞盘1620上，并且经过缠绕后连接至所述吊臂1400的第一端；输出轴上具有第四绞盘1680的第四电机1670，所述第四电机1670连接在大腿架1200上，且所述第四绳索1694的端部固定于第四绞盘1680上，并且经过缠绕后连接至所述吊臂1400的第二端；参照图8和图9，所述第三绞绳组件包括：输出轴上具有第五绞盘1720的第五电机1710，所述第五电机1710连接在小腿架1300上，且所述第五绳索1740的端部固定于第五绞盘1720上，并且经过缠绕后连接至所述吊臂1400的第一端；输出轴上具有第六绞盘1760的第六电机1750，所述第六电机1750连接在小腿架1300上，且所述第六绳索1791的端部固定于第六绞盘1760上，并且经过缠绕后连接至所述吊臂1400的第二端。具体而言，单独的电机控制每段绳索，使得机械腿的大腿架1200、吊臂1400和小腿架1300在折叠摆动范围内的任何角度下，各段绳索均保持紧绷状态，每组绞绳组件中的其中一个电机进行第一时针方向转动对绳索进行回收时，该组绞绳组件中的另一个电机则进行相反的第二时针方向转动对另一摆动方向的绳索进行外放，补偿绳索总长度，且在这过程中摆动方向两边的绳索均保持紧绷，提升运行的稳定性。且通过纯电动模块的驱动设计，能够实现快速排查故障并检修更换，提高工作效率。

参照图1至图9，为在不改变每组绞绳组件内电机的输出功率的同时，增加每组绞绳组件内的电机的输出力矩，所述第一电机1510的输出轴和第二电机1570的输出轴同轴设置，且所述第一电机1510和第二电机1570均连接在大腿架1200的第二端上，远离大腿架1200的第一端在机架2000上的摆动轴，使第一电机1510和第二电机1570的力矩输出达到最大；所述第三电机1610的输出轴和第四电机1670的输出轴同轴设置，且所述第三电机1610和第四电机1670均连接在大腿架1200的第一端上，远离吊臂1400在大腿架1200的第二端的摆动轴，使第三电机1610和第四电机1670的力矩输出达到最大；所述第五电机1710的输出轴和第六电机1750的输出轴同轴设置，且所述第五电机1710和第六电机1750均连接在小腿架1300的第二端上，远离小腿架1300的第一端的摆动轴，使第五电机1710和第六电机1750的力矩输出达到最大，且第一绳索1540和第三绳索1640交错，第二绳索1594和第四绳索1694交错。具体地，每组绞绳组件内同轴设计的两电机，能确保该组绞绳组件内两电机的输出力矩平衡一致，使各段绳索受力更均匀，提高整体使用寿命。

为了使各绳索更容易地被弯折以便收放，参照图4和图5，所述大腿驱动机构1500还包括分别设置在机架2000的第一端侧和第二端侧上的两第一定滑轮组1550，所述第一绳索1540绕过机架2000第一端侧的第一定滑轮组1550后与大腿架1200第二端的第一固定部1210固定连接，所述第二绳索1594绕过机架2000第二端侧的第一定滑轮组1550后与大腿架1200第二端的第二固定部1220固定连接；参照图6和图7，所述吊臂驱动机构1600还包括分别设置在吊臂1400的第一端和第二端上的两第二定滑轮组1650，所述第三绳索1640绕过吊臂1400第一端的第二定滑轮组1650后与大腿架1200第一端的第三固定部1230固定连接，所述第四绳索1694绕过吊臂1400第二端的第二定滑轮组1650后与大腿架1200第一端的第四固定部1240固定连接；参照图8和图9，所述小腿驱动机构1700还包括分别设置在吊臂1400的第一端和第二端上的两第一定滑轮组1550，所述第五绳索1740绕过吊臂1400第一端的第一定滑轮组1550后与小腿架1300第二端的第五固定部1310固定连接，所述第六绳索1791绕过吊臂1400第二端的第一定滑轮组1550后与小腿架1300第二端的第六固定部1320固定连接。具体地，第一定滑轮组1550能够将第一绳索1540、第二绳索1594、第五绳索1740和第六绳索1791所受的作用力减少一半，第二定滑轮组1650能够将第三绳索1640和第四绳索1694所受的作用力减一半，从而缩小所需绳索的直径，且进一步地，第一定滑轮组1550和第二定滑轮组1650配合吊臂1400合页机构，有效放大各电机的输出力矩，缩小所需绳索的直径还能选用更小直径的绞盘和更低功率体积更小的电机，减轻机械腿的重量和缩减机械腿的尺寸，实现机械腿轻量化同时降低制造成本。

参照图4至图10，所述机架2000的第一端侧和第二端侧上分别设有滑轮座1120，所述滑轮座1120上设置有第一滑轮轴1150，所述第一定滑轮组1550转动连接在第一滑轮轴1150上；所述吊臂1400的第一端和第二端上分别设有第二滑轮轴1410，所述吊臂1400第一端和第二端上的第一定滑轮组1550以及第二定滑轮组1650转动连接在第二滑轮轴1410上；其中，所述第一滑轮轴1150和第二滑轮轴1410的轴向与大腿架1200摆动轴的轴向相同，因此绕过第一定滑轮组1550的绳索的延长线与第一滑轮轴1150或第二滑轮轴1410的轴线相交，绕过第二定滑轮组1650的绳索延长线与第二滑轮轴1410的轴线相交，使绳索收放更加线性，进而提高大腿架1200和小腿架1300摆动时的平稳性能，便于机械腿辅助携带更多电子设备。

参照图10至图12，所述第一滑轮轴1150上设置有第一环槽，所述第二滑轮轴1410上沿轴向设置有三个第二环槽1411；所述第一定滑轮组1550包括：通过第一环部1553转动连接第一环槽或中间第二环槽1411的第一定滑轮支架1552，转动设置在所述第一定滑轮支架1552上的第一定滑轮1551；所述第二定滑轮组1650包括：通过两第二环部1653转动连接头尾两第二环槽1411的第二定滑轮支架1652，转动设置在所述第二定滑轮支架1652上的两个第二定滑轮1651，两个第二定滑轮1651沿第二滑轮轴1410的轴向分布；其中，所述第一定滑轮1551和第二定滑轮1651的外径相等、所述第一绞盘1520及第二绞盘1580之间的距离和第五绞盘1720及第六绞盘1760之间的距离相等；所述第一绞盘1520及第二绞盘1580之间的距离小于第三绞盘1620和第四绞盘1680之间的距离。具体而言，第一环槽和第二环槽1411与第一环部1553及第二环部1653的配合，避免第一定滑轮组1550和第二定滑轮组1650在轴向上发生位移，第一定滑轮1551的直径配合较窄距离的第一绞盘1520和第二绞盘1580间距，两个沿第二滑轮轴1410设计的第二定滑轮1651配合第三绞盘1620和第四绞盘1680较宽的间距，使交错状态下的第一绳索1540位于第三绳索1640内，以及交错状态下的第二绳索1594位于第四绳索1694内，避免出现干涉的情况。

需要提及的是，参照图12，每第二定滑轮组1650通过转动设置在第二定滑轮支架1652上的两个第二定滑轮1651，分散绳索绕过第二定滑轮组1650的载荷，避免长时间高负载工作下固定第二定滑轮1651转轴的螺栓变形或松动脱落；又回到图11中，而由于每第一定滑轮组1550的第一定滑轮支架1552上只转动设置有一个第一定滑轮1551，载荷会全集中在第一定滑轮1551的转动轴上，因此转动连接第一定滑轮1551的转动轴通过沿转轴中心对称的至少两根螺栓实现与第一定滑轮支架1552固定连接，提高固接强度，避免高载荷导致第一定滑轮组1550的转动轴或螺栓变形及脱落现象的出现，从而提高机械腿的运行稳定性。而在本申请的实施例中，综合结构强度和成本的考虑，第一定滑轮1551的转动轴通过两根螺栓实现与第一定滑轮支架1552固定连接。此外，吊臂1400为转动设置在大腿架1200和小腿架1300之间摆动轴的轴向两端外，进一步避免干涉折叠的大腿架1200和小腿架1300，以使大腿架1200和小腿架1300之间的实现最大角度折叠，提高折叠时机械腿及机器人的隐蔽性。

参照图1至图9，所述大腿架1200的第一端和第二端的两侧分别设置有大腿电机固定座1250，所述第一电机1510和第二电机1570分别与大腿架1200第二端两侧的大腿电机固定座1250连接，且第一电机1510和第二电机1570的输出轴均穿至大腿架1200内；所述第三电机1610和第四电机1670分别与大腿架1200第一端两侧的大腿电机固定座1250连接，且第三电机1610和第四电机1670的输出轴均穿至大腿架1200内；所述小腿架1300的第二端的两侧分别设置有小腿电机固定座1330，所述第五电机1710和第六电机1750分别与小腿架1300第二端两侧的小腿电机固定座1330固定连接，且第五电机1710和第六电机1750的输出轴均穿至小腿架1300内；具体地，大腿电机固定座1250和小腿电机固定座1330结构一致，为对称的两弧形件，第一电机1510、第二电机1570、第三电机1610和第四电机1670设置在大腿电机固定座1250的两弧形件之间，第五电机1710和第六电机1750设置在小腿电机固定座1330的两弧形件之间，且上述电机相对两弧形件的两侧在远离大腿架1200或小腿架1300的方向通过连接件与两弧形件固定连接，弧形件起到防护电机的作用，避免机器人在运动过程中电机与外界的物体发生碰撞而发生故障，而两弧形件之间的间隙能够便于电机工作时散发的热量能逸散到外界，避免电机工作温度过高影响使用寿命。

此外，参照图4至图9，大腿架1200和小腿架1300为内部镂空的框架结构，分别连接在第一电机1510、第二电机1570、第三电机1610、第四电机1670、第五电机1710及第六电机1750输出轴的第一绞盘1520、第二绞盘1580、第三绞盘1620、第四绞盘1680、第五绞盘1720及第六绞盘1760适应地设置在大腿架1200或小腿架1300的框架结构内，以避免机器人移动过程中外界的异物被卷入到上述绞盘内，从而避免绞盘故障的发生，提高运行安全性。

其中，参照图3，所述第一绞盘1520、第二绞盘1580、第三绞盘1620、第四绞盘1680、第五绞盘1720及第六绞盘1760的转动方向与大腿架1200的摆动大腿架1200及小腿架1300的摆动方向在同一平面上平行，实现各绞盘的输出力矩均垂直于机架2000或吊臂1400；所述第一定滑轮1551和第二定滑轮1651的转动方向与大腿架1200的摆动大腿架1200及小腿架1300的摆动方向在同一平面上垂直，以保持绕过第一定滑轮1551和第二定滑轮1651的进端绳索和出端绳索与小腿架1300的摆动轴向在同一平面上平行，进一步避免绳索之间出现干涉或绳索干涉大腿架1200和小腿架1300之间的折叠。

参照图4和图5，所述机架2000上设置有转动座1110；所述转动座1110上设置有大腿轴1140，所述大腿架1200的第一端与大腿轴1140转动连接，提高大腿架1200的转动顺畅度。参照图10，为提高大腿架1200和小腿甲之间的关节连接强度，本实施例中，所述大腿架1200和小腿架1300之间设有合页部1800，所述合页部1800包括：设置在所述吊臂1400上的合页轴1830；第一端分别转动连接在所述合页轴1830上的大腿合页1810及小腿合页1820，所述大腿架1200的第二端和大腿合页1810固定连接，所述小腿架1300的第一端与小腿合页1820固定连接，且合页轴1830位于大腿架1200和小腿架1300折叠方向上，有效避免负载过度时大腿架1200和小腿架1300之间出现展开过度的情况，提高稳定性。

此外，大腿合页1810上通过螺钉设置有第一倾角传感器1811，吊臂1400上通过螺钉设置有第二倾角传感器1431，小腿合页1820上通过螺钉设置有第三倾角传感器1821，实现实时获取大腿架1200、吊臂1400及小腿架1300三者之间的分别的转动角度，以便机器人更精准地控制每个机械腿的摆动幅度。

参照图10，为进一步提高合页部1800的剪切力承受性能，所述吊臂1400上还固定连接有抗扭支架1430，所述合页轴1830的两端分别与抗扭支架1430固定连接；第二倾角传感器1431则安装在抗扭支架1430上。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，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.基于吊臂合页式关节的全电机绳驱多足机器人，其特征在于，包括机架（2000）及安装在机架（2000）上的多个机械腿，所述机械腿包括：

大腿架（1200），所述大腿架（1200）的第一端转动连接所述机架（2000）上；

小腿架（1300），所述小腿架（1300）的第一端转动连接在大腿架（1200）的第二端上；

吊臂（1400），所述吊臂（1400）与小腿架（1300）的第一端同轴转动连接在大腿架（1200）的第二端上，且所述吊臂（1400）具有沿大腿架（1200）第二端摆动方向的第一端和第二端；

大腿驱动机构（1500），所述大腿驱动机构（1500）包括分别与机架（2000）沿大腿架（1200）摆动方向的第一端侧和第二端侧连接的第一绳索（1540）和第二绳索（1594）以及用于收放所述第一绳索（1540）和第二绳索（1594）的第一绞绳组件，所述第一绞绳组件设置在大腿架（1200）上；

吊臂驱动机构（1600），所述吊臂驱动机构（1600）包括分别与吊臂（1400）的第一端和第二端连接的第三绳索（1640）和第四绳索（1694）以及用于收放所述第三绳索（1640）和第四绳索（1694）的第二绞绳组件，所述第二绞绳组件设置在大腿架（1200）上；

小腿驱动机构（1700），所述小腿驱动机构（1700）包括分别与吊臂（1400）的第一端和第二端连接的第五绳索（1740）和第六绳索（1791）以及用于收放所述第五绳索（1740）和第六绳索（1791）的第三绞绳组件，所述第三绞绳组件设置在小腿架（1300）上；

足部（1900），所述足部（1900）与小腿架（1300）的第二端连接；

其中，所述小腿架（1300）的摆动方向与大腿架（1200）的摆动方向在同一平面上平行。

2.根据权利要求1所述的基于吊臂合页式关节的全电机绳驱多足机器人，其特征在于，

所述第一绞绳组件包括：

输出轴上具有第一绞盘（1520）的第一电机（1510），所述第一电机（1510）连接在大腿架（1200）上，且所述第一绳索（1540）的端部固定于第一绞盘（1520）上，并且经过缠绕后连接至所述机架（2000）的第一端侧；

输出轴上具有第二绞盘（1580）的第二电机（1570），所述第二电机（1570）连接在大腿架（1200）上，且所述第二绳索（1594）的端部固定于第二绞盘（1580）上，并且经过缠绕后连接至所述机架（2000）的第二端侧；

所述第二绞绳组件包括：

输出轴上具有第三绞盘（1620）的第三电机（1610），所述第三电机（1610）连接在大腿架（1200）上，且所述第三绳索（1640）的端部固定于第三绞盘（1620）上，并且经过缠绕后连接至所述吊臂（1400）的第一端；

输出轴上具有第四绞盘（1680）的第四电机（1670），所述第四电机（1670）连接在大腿架（1200）上，且所述第四绳索（1694）的端部固定于第四绞盘（1680）上，并且经过缠绕后连接至所述吊臂（1400）的第二端；

所述第三绞绳组件包括：

输出轴上具有第五绞盘（1720）的第五电机（1710），所述第五电机（1710）连接在小腿架（1300）上，且所述第五绳索（1740）的端部固定于第五绞盘（1720）上，并且经过缠绕后连接至所述吊臂（1400）的第一端；

输出轴上具有第六绞盘（1760）的第六电机（1750），所述第六电机（1750）连接在小腿架（1300）上，且所述第六绳索（1791）的端部固定于第六绞盘（1760）上，并且经过缠绕后连接至所述吊臂（1400）的第二端。

3.根据权利要求2所述的基于吊臂合页式关节的全电机绳驱多足机器人，其特征在于，

所述第一电机（1510）的输出轴和第二电机（1570）的输出轴同轴设置，且所述第一电机（1510）和第二电机（1570）均连接在大腿架（1200）的第二端上；

所述第三电机（1610）的输出轴和第四电机（1670）的输出轴同轴设置，且所述第三电机（1610）和第四电机（1670）均连接在大腿架（1200）的第一端上；

所述第五电机（1710）的输出轴和第六电机（1750）的输出轴同轴设置，且所述第五电机（1710）和第六电机（1750）均连接在小腿架（1300）的第二端上。

4.根据权利要求2所述的基于吊臂合页式关节的全电机绳驱多足机器人，其特征在于，

所述大腿驱动机构（1500）还包括分别设置在机架（2000）的第一端侧和第二端侧上的两第一定滑轮组（1550），所述第一绳索（1540）绕过机架（2000）第一端侧的第一定滑轮组（1550）后与大腿架（1200）第二端的第一固定部（1210）固定连接，所述第二绳索（1594）绕过机架（2000）第二端侧的第一定滑轮组（1550）后与大腿架（1200）第二端的第二固定部（1220）固定连接；

所述吊臂驱动机构（1600）还包括分别设置在吊臂（1400）的第一端和第二端上的两第二定滑轮组（1650），所述第三绳索（1640）绕过吊臂（1400）第一端的第二定滑轮组（1650）后与大腿架（1200）第一端的第三固定部（1230）固定连接，所述第四绳索（1694）绕过吊臂（1400）第二端的第二定滑轮组（1650）后与大腿架（1200）第一端的第四固定部（1240）固定连接；

所述小腿驱动机构（1700）还包括分别设置在吊臂（1400）的第一端和第二端上的两第一定滑轮组（1550），所述第五绳索（1740）绕过吊臂（1400）第一端的第一定滑轮组（1550）后与小腿架（1300）第二端的第五固定部（1310）固定连接，所述第六绳索（1791）绕过吊臂（1400）第二端的第一定滑轮组（1550）后与小腿架（1300）第二端的第六固定部（1320）固定连接。

5.根据权利要求4所述的基于吊臂合页式关节的全电机绳驱多足机器人，其特征在于，

所述机架（2000）的第一端侧和第二端侧上分别设有滑轮座（1120），所述滑轮座（1120）上设置有第一滑轮轴（1150），所述第一定滑轮组（1550）转动连接在第一滑轮轴（1150）上；

所述吊臂（1400）的第一端和第二端上分别设有第二滑轮轴（1410），所述吊臂（1400）第一端和第二端上的第一定滑轮组（1550）以及第二定滑轮组（1650）转动连接在第二滑轮轴（1410）上；

其中，所述第一滑轮轴（1150）和第二滑轮轴（1410）的轴向与大腿架（1200）摆动轴的轴向相同。

6.根据权利要求5所述的基于吊臂合页式关节的全电机绳驱多足机器人，其特征在于，

所述第一滑轮轴（1150）上设置有第一环槽，

所述第二滑轮轴（1410）上沿轴向设置有三个第二环槽（1411）；

所述第一定滑轮组（1550）包括：

通过第一环部（1553）转动连接第一环槽或中间第二环槽（1411）的第一定滑轮支架（1552），

转动设置在所述第一定滑轮支架（1552）上的第一定滑轮（1551）；

所述第二定滑轮组（1650）包括：

通过两第二环部（1653）转动连接头尾两第二环槽（1411）的第二定滑轮支架（1652），

转动设置在所述第二定滑轮支架（1652）上的两个第二定滑轮（1651），两个第二定滑轮（1651）沿第二滑轮轴（1410）的轴向分布；

其中，所述第一定滑轮（1551）和第二定滑轮（1651）的外径相等。

7.根据权利要求6所述的基于吊臂合页式关节的全电机绳驱多足机器人，其特征在于，

所述第一绞盘（1520）、第二绞盘（1580）、第三绞盘（1620）、第四绞盘（1680）、第五绞盘（1720）及第六绞盘（1760）的转动方向与大腿架（1200）的摆动大腿架（1200）及小腿架（1300）的摆动方向在同一平面上平行；

所述第一定滑轮（1551）和第二定滑轮（1651）的转动方向与大腿架（1200）的摆动大腿架（1200）及小腿架（1300）的摆动方向在同一平面上垂直。

8.根据权利要求7所述的基于吊臂合页式关节的全电机绳驱多足机器人，其特征在于，

所述大腿架（1200）的第一端和第二端的两侧分别设置有大腿电机固定座（1250），所述第一电机（1510）和第二电机（1570）分别与大腿架（1200）第二端两侧的大腿电机固定座（1250）连接，且第一电机（1510）和第二电机（1570）的输出轴均穿至大腿架（1200）内；

所述第三电机（1610）和第四电机（1670）分别与大腿架（1200）第一端两侧的大腿电机固定座（1250）连接，且第三电机（1610）和第四电机（1670）的输出轴均穿至大腿架（1200）内；

所述小腿架（1300）的第二端的两侧分别设置有小腿电机固定座（1330），所述第五电机（1710）和第六电机（1750）分别与小腿架（1300）第二端两侧的小腿电机固定座（1330）固定连接，且第五电机（1710）和第六电机（1750）的输出轴均穿至小腿架（1300）内；

其中，所述第一绞盘（1520）及第二绞盘（1580）之间的距离和第五绞盘（1720）及第六绞盘（1760）之间的距离相等；

所述第一绞盘（1520）及第二绞盘（1580）之间的距离小于第三绞盘（1620）和第四绞盘（1680）之间的距离。

9.根据权利要求1所述的基于吊臂合页式关节的全电机绳驱多足机器人，其特征在于，

所述机架（2000）上设置有转动座（1110）；

所述转动座（1110）上设置有大腿轴（1140），所述大腿架（1200）的第一端与大腿轴（1140）转动连接；

所述大腿架（1200）和小腿架（1300）之间设有合页部（1800），所述合页部（1800）包括：

设置在所述吊臂（1400）上的合页轴（1830）；

第一端分别转动连接在所述合页轴（1830）上的大腿合页（1810）及小腿合页（1820），所述大腿架（1200）的第二端和大腿合页（1810）固定连接，所述小腿架（1300）的第一端与小腿合页（1820）固定连接。

10.根据权利要求9所述的基于吊臂合页式关节的全电机绳驱多足机器人，其特征在于，

所述吊臂（1400）上还固定连接有抗扭支架（1430），所述合页轴（1830）的两端分别与抗扭支架（1430）固定连接。

Images