CN116946278A - 腿部组件及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种腿部组件及机器人，该腿部组件包括大腿构件、传动机构和小腿构件，传动机构包括曲柄、主动齿轮、从动齿轮和连杆，曲柄、主动齿轮和从动齿轮均可转动地设置于大腿构件，连杆的两端分别转动连接于曲柄和主动齿轮，当曲柄相对大腿构件转动时，连杆带动主动齿轮转动，主动齿轮啮合传动从动齿轮转动，小腿构件与从动齿轮相连接，以在从动齿轮的带动下相对大腿构件转动。本申请的腿部组件及机器人，通过曲柄带动连杆运动，使得连杆带动主动齿轮大角度转动，继而与主动齿轮啮合传动的从动齿轮能够带动小腿构件相对大腿构件大角度转动，有效地增大小腿构件相对大腿构件的运动幅度。

Description

腿部组件及机器人

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，特别是涉及腿部组件及机器人。

背景技术

目前，常见的四足机器人，主要包含躯干、腿部、关节电机、头部等，通过关节电机驱动腿部，从而实现机器狗的各种运动形式和步态，因此腿部设计是机器狗设计关键点之一。

然而，现有的机器人，腿部运动的幅度小，机器人的整体运动性能不佳。

发明内容

本申请的提供一种腿部组件及机器人，以解决运动幅度小的技术问题。

一方面，本申请提供一种腿部组件，包括：

大腿构件；

传动机构，包括曲柄、主动齿轮、从动齿轮和连杆，所述曲柄、所述主动齿轮和所述从动齿轮均可转动地设置于所述大腿构件，所述连杆的两端分别转动连接于所述曲柄和所述主动齿轮，当所述曲柄相对所述大腿构件转动时，所述连杆带动所述主动齿轮转动，所述主动齿轮啮合传动所述从动齿轮转动；

小腿构件，与所述从动齿轮相连接，以在所述从动齿轮的带动下相对所述大腿构件转动。

另一方面，本申请提供一种机器人，包括躯干以及上述的腿部组件，所述腿部组件与躯干相连接。

上述的机器人及其腿部组件，由于主动齿轮和从动齿轮均可转动地设置于大腿构件，从而从动齿轮可以适应小腿构件进行大角度转动需要，因此，在曲柄转动时，曲柄只需经连杆带动主动齿轮转动，与主动齿轮啮合传动的从动齿轮就能够带动小腿构件相对大腿构件大角度转动，有效地增大小腿构件相对大腿构件的运动幅度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施方式提供的机器人的结构示意图；

图2为一实施方式提供的机器人的腿部组件的结构示意图；

图3为一实施方式提供的机器人的腿部组件的分解结构示意图；

图4为一实施方式提供的机器人的腿部组件中，传动机构的装配结构示意图；

图5为机器人的另一实施方式中，腿部组件的结构示意图；

图6为另一实施方式的机器人的腿部组件的分解结构示意图；

图7为图6示出的腿部组件的组装结构示意图；

图8为再一实施方式提供的机器人的腿部组件的结构示意图；

图9为图8示出的机器人的腿部组件在小腿构件相对大腿构件收拢时的结构示意图；

图10为一实施方式的机器人的腿部组件中，传动机构的主动齿轮与从动齿轮的结构示意图；

图11为一实施方式的机器人的腿部组件中，传动机构的主动齿轮与从动齿轮通过中间齿轮啮合传动时的结构示意图；

图12为一实施方式的机器人的腿部组件中，小腿构件的结构示意图；

图13为图12示出的腿部组件的小腿构件在圆圈处的局部结构放大示意图；

图14为一实施方式的机器人的腿部组件中，传动轴的结构示意图；

图15为一实施方式的机器人的侧视示意图；

图16为另一实施方式的机器人的侧视示意图；

图17为再一实施方式的机器人的侧视示意图；

图18为又一实施方式的机器人的侧视示意图。

附图标注说明：

100、躯干；200、腿部组件；210、大腿构件；210a、第一限位部；210b、第二限位部；210c、避让口；C1、第一收容空间；C2、第二收容空间；B、挡壁；211、第一壳体；211a、第一通孔；212、第二壳体；213、第三壳体；213a、第二通孔；220、小腿构件；220a、第二轴孔；220b、足垫；220c、螺钉孔；230、传动机构；230a、第一转轴；230b、第二转轴；231、曲柄；231a、第一穿孔；231b、挡块；231c、旋转轴；2311、第一卡簧；232、主动齿轮；232a、第二穿孔；232b、连接部；2321、第二卡簧；233、从动齿轮；233a、第一轴孔；2331、第三卡簧；234、连杆；234a、第一连接孔；234b、第二连接孔；2341、第四卡簧；235、传动轴；235a、第一安装部；235b、第二安装部；235c、卡槽；235d、安装孔；236、第一轴承；237、第二轴承；238、垫片；239、锁紧件；201、中间齿轮；201a、第一齿轮部；201b、第二齿轮部；202、螺丝；240、关节电机；241、固定部；242、驱动部；250、气动肌腱；251、第一端；252、第二端。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连接”、“连接”、“固定”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；可以是直接相连接，也可以通过中间媒介间接相连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1所示，本申请一实施例提供的机器人，包括躯干100以及与躯干100相连接的腿部组件200，腿部组件200作为机器人的支撑结构，腿部组件200用于起到支撑作用，且利用腿部组件200的动作可以模拟仿真动物的腿部动作。

需要说明的是，机器人可以为仿真狗、仿真猫或仿真猪等四足机器人。具体地，机器人包括两个前腿结构以及两个后腿结构，两个前腿结构和两个后腿结构沿驱干的前后方向连接于躯干100，两个前腿结构左右对称地设置于躯干100的两侧，两个后腿结构左右对称地设置于躯干100的两侧。其中，前腿结构和后腿结构均包括腿部组件200。

在其他实施方式中，机器人也可以是包括2个腿部组件200的仿真二足机器人，还可以是包括6个或8个腿部组件200。对于机器人中的腿部组件200的数量，可以根据需要适当增减，在此不做限定。

结合图2和图3所示，腿部组件200包括大腿构件210、小腿构件220和传动机构230。其中，小腿构件220与大腿构件210转动连接，需要说明的是，大腿构件210和小腿构件220之间可以是通过转动连接件相连来实现两者之间的转动，还可以是通过传动机构230实现小腿构件220与大腿构件210转动连接，只要小腿构件220能够相对大腿构件210转动，即可认为小腿构件220与大腿构件210之间为转动连接。

该实施方式中，腿部组件200作为仿真动物的腿部时，大腿构件210可以是指大腿，小腿构件220则为小腿。

结合图3和图4所示，传动机构230包括曲柄231、主动齿轮232、从动齿轮233和连杆234，曲柄231、主动齿轮232和从动齿轮233均可转动地设置于大腿构件210，连杆234的两端分别转动连接于曲柄231和主动齿轮232，当曲柄231相对大腿构件210转动时，连杆234带动主动齿轮232转动，主动齿轮232啮合传动从动齿轮233转动。该实施方式中，小腿构件220与从动齿轮233相连接，小腿构件220在从动齿轮233的带动下相对大腿构件210转动，从而可以利用小腿构件220相对大腿构件210的运动来达到小腿相对大腿运动的仿真效果。

本申请实施方式中，由于曲柄231经连杆234带动主动齿轮232转动时，曲柄231只需做小幅的往返摆动，便可以利用连杆234带动主动齿轮232大幅度转动，这样，从动齿轮233在主动齿轮232的带动下将小腿构件220相对大腿构件210大幅度转动，有效提高了运动幅度。

在一些实施方式中，主动齿轮232与从动齿轮233之间的传动比大于1，例如，主动齿轮232与从动齿轮233之间的传动比为1.1、1.2、1.3、1.5或2.0。主动齿轮232与从动齿轮233之间的传动比大于1，有利于增加小腿构件220转矩，从而在利用驱动件实现小腿构件220转动时，可以充分利用驱动件输出的扭矩，且确保驱动件输出的扭矩能够满足对小腿构件220的驱动需要，这样，即不会造成驱动能量的浪费，也不会因驱动力不足而影响小腿构件220相对大腿构件210的转动效果。

为了便于理解，下面将用于实现大腿构件210转动的动力源称为“大腿驱动件”，将用于实现小腿构件220转动的动力源称为“小腿驱动件”为例加以说明。

由于腿部组件200行走时，作为小腿的小腿构件220与地面接触，小腿构件220不仅承受了其自身的重力，也承受小腿驱动件、大腿构件210、大腿驱动件以及躯干100等结构的重力，而大腿构件210不会承受小腿构件220的重力，由此，小腿构件220承受的负载大于大腿构件210陈述的负载，继而相比大腿驱动件驱使大腿构件210转动，小腿驱动件需要输出更大的转矩来实现小腿构件220的转动。那么，在统一机器人的各部分的驱动件，使得大腿驱动件和小腿驱动件输出的转矩相同时，就会遇到能量密度过剩或不足的问题。具体地，若以小腿构件220转矩需求为主，则对于实现大腿构件210转动的大腿驱动件而言，大腿驱动件的能量密度过剩，若以小腿构件220的转矩需求为主，则对于用于驱使小腿构件220转动的小腿驱动件来说，小腿驱动件的能量密度不足。

在本申请实施方式中，由于主动齿轮232与从动齿轮233之间的传动比大于1，因此，有效地增大了作用至小腿构件220的扭矩，使得大腿驱动件和小腿驱动件输出的转矩可以趋于一致，甚至大腿驱动件和小腿驱动件采取相同型号的驱动件，这样在组装机器人时，就不会因大量不同型号的动力源而影响装配效率或出现动力源装配位置不准确的问题，从而有效提升机器人组装效率。

基于此，在本申请的一些实施方式中，可以在腿部组件200中设置驱动件，驱动件用于驱动曲柄231相对大腿构件210转动，以使得曲柄231经连杆234带动主动齿轮232转动。

结合图3所示，驱动件可以是关节电机240，关节电机240包括固定部241和驱动部242，固定部241与大腿构件210相连接，驱动部242作为关节电机240的输出端，用于输出转矩以驱动曲柄231相对大腿构件210转动。由于固定部241与大腿构件210相连接，从而驱动部242驱使曲柄231相对大腿构件210转动时，可以将大腿构件210作为参考对象而视为静止，曲柄231在关节电机240的驱动下转动，继而曲柄231带动连杆234移动，连杆234将转矩和速度传递到主动齿轮232，主动齿轮232和从动齿轮233传动比大于1进行传动，从而增大小腿构件220的转矩，

需要说明的是，主动齿轮232与从动齿轮233之间的传动比可以根据实际需要进行设置。主动齿轮232和从动齿轮233设置在大腿构件210的壳体围合的空间内，且主动齿轮232和从动齿轮233不会产生运动干涉。

结合图5所示，驱动件为气动肌腱250，气动肌腱250的两端分别与大腿构件210和曲柄231转动连接，例如，气动肌腱250的第一端251与大腿构件210相连接，气动肌腱250的第二端252与曲柄231相连接，且由于第一端251和第二端252分别与大腿构件210和曲柄231转动连接，从而气动肌腱250驱使曲柄231相对大腿构件210转动时，气动肌腱250能够适应性在大腿构件210和曲柄231之间调整位置，以提高对曲柄231的驱动效率。

该实施方式中，驱动件为气动肌腱250时，能够提供的驱动力大，所需空间小，响应快，安全且效率高。相较于电驱或液压驱动，气动肌腱250质量小，转动惯量小，对于运动性能的提升效果明显。当然，在其他实施方式中，驱动件还可以是伸缩气缸(图未示出)，伸缩气缸的固定部241转动连接于大腿构件210，伸缩气缸的伸缩杆转动连接于曲柄231。从而利用伸缩杆的伸缩运动使得曲柄231转动，这样也能够实现曲柄231经连杆234带动主动齿轮232转动。对于驱动件的类型，在此不做限定。

在一些实施方式中，大腿构件210设置有磁铁，连杆234上绕设有线圈，线圈通入电流时能够在磁铁的磁场中带动连杆234运动，使得连杆234带动主动齿轮232转动。通过这种结构设置，无需再设置驱动件，就可以利用线圈通电实现小腿构件220相对大腿构件210转动。且利用线圈再磁铁的磁场中带动连杆234运动的方式下，线圈和磁铁的占用空间小，有利于维持大腿构件210的小型化。

再次结合图2和图3所示，大腿构件210包括第一壳体211和第二壳体212，第一壳体211和第二壳体212围合形成第一收容空间C1，传动机构230设置于第一收容空间C1内。

传动机构230包括同轴连接于从动齿轮233的传动轴235，传动轴235的一端从第一壳体211或第二壳体212穿出并与小腿构件220相连接。通过这种结构设置，可以利用传动轴235将位于第一收容空间C1内的传动机构230的扭矩传递至位于第一收容空间C1外部的小腿构件220，从而使得大腿构件210用于构成第一收容空间C1的第一壳体211和第二壳体212之间可以尽可能保持良好的密封，确切的说，减少第一收容空间C1与外界的连通，防止异物进入第一收容空间C1而对传动机构230的运动造成不良影响，有效地提高对位于第一收容空间C1内的传动机构230进行保护，而且，由于传动机构230位于第一收容空间C1内，提升第一壳体211和第二壳体212之间的封闭程度，可以防止传动机构230夹伤用户。此外，由于这种结构设置下，只需要传动轴235穿出第一壳体211或第二壳体212，就可以满足与小腿构件220的连接需要，从而大腿构件210的第一壳体211和第二壳体212之间可以保持良好整体感，加工时无需特意为小腿构件220的运动预留空间。在一些实施方式中，小腿构件220设置有足垫220b，以利用足垫220b起到缓冲效果。

需要说明的是，小腿构件220可以是设置在第一收容空间C1外，也可以是部分结构位于第一收容空间C1内。例如，结合图6和图7所示，在一些实施方式中，小腿构件220与从动齿轮233相连接的一端位于第一壳体211和第二壳体212之间，第一壳体211和第二壳体212形成有与第一收容空间C1相连通的避让口210c，避让口210c用于在小腿构件220相对大腿构件210转动行程范围内避让小腿构件220，从而使得第一壳体211和第二壳体212不会干涉小腿构件220相对大腿构件210转动。

结合图8和图9所示，第一壳体211与第二壳体212围合形成第二收容空间C2，当小腿构件220相对大腿构件210收拢时，小腿构件220收容于第二收容空间C2，从而使得机器人不使用时，可以收拢起来，使得整体小巧，便于携带。

进一步地，第一收容空间C1和第二收容空间C2彼此间具有共同的挡壁B，挡壁B沿大腿构件210的长度方向延伸以分隔第一收容空间C1和第二收容空间C2，从而在小腿构件220相对大腿构件210收拢时，挡壁B可以限制小腿构件220继续转动，最终使得小腿构件220与大腿构件210保持在收拢位置，挡壁B的设置使得第二收容空间C2具有良好密闭效果，有效降低异物进入第二收容空间C2的几率，以便第二收容空间C2内的传动机构230维持良好的传动效果。

需要说明的是，第一收容空间C1和第二收容空间C2也可以不用共同的挡壁B，例如，第一收容空间C1和第二收容空间C2彼此相邻的侧壁间隔设置，也就是说形成第一收容空间C1的侧壁和形成第二收容空间C2的侧壁存在间隙，从而第一收容空间C1和第二收容空间C2具有良好独立性，两者之间的独立性不容易受到外界冲击力而遭到破坏。本申请实施方式中，将第一收容空间C1和第二收容空间C2独立开来，可以尽可能提升第一收容空间C1的密闭性，以对其内部的传动机构230提供保护。

可理解地，第一收容空间C1和第二收容空间C2均是由大腿构件210的壳体围合形成，图8和图9仅是为了便于理解，示意性地将第二壳体212移除，对应第一壳体211相应位置示出了第一收容空间C1和第二收容空间C2。在一些实施方式中，第一壳体211和第二壳体212可以是通过螺钉连接、卡扣连接或胶水连接等方式连接在一起。

再次结合图2和图3所示，大腿构件210还包括第三壳体213，第三壳体213与第二壳体212均位于第一壳体211的同侧，确切的说，第三壳体213和第二壳体212共同与第一壳体211相对应。具体在本实施方式中，第三壳体213安装在第一壳体211的用于安装曲柄231的位置，具体地，第一壳体211开设有第一通孔211a，曲柄231对应第一通孔211a设置，以便在第一壳体211上设置驱动件时，第一通孔211a可以提供避让，以便驱动件与曲柄231相连接。

进一步地，第三壳体213开设有与第一通孔211a相对应的第二通孔213a。如图2所示，曲柄231的背向第一壳体211的一侧可以从第二通孔213a露出，这样可以利用第二通孔213a作为对曲柄231进行维护的窗口，提升了维护便捷性。

需要说明的是，第三壳体213可以是与第二壳体212采取卡扣连接、螺钉连接或胶水连接，也可以是与第一壳体211卡扣连接、螺钉连接或胶水连接。在一些实施方式中，第三壳体213可以省略，确切的说，第三壳体213与第二壳体212一体成型。

在一些实施方式中，大腿构件210的壳体设置有第一限位部210a和第二限位部210b，例如，如图3所示，第一限位部210a和第二限位部210b设置于第一壳体211，相应地，曲柄231设置有挡块231b，在曲柄231转动过程中，挡块231b在第一限位部210a和第二限位部210b之间所限定的位置运动，从而可以约束曲柄231的转动角度，以通过这种方式限定小腿构件220相对大腿构件210的转动幅度。需要说明的是，第一限位部210a和第二限位部210b也可以是设置在大腿构件210的其他壳体部，只要与曲柄231上的挡块231b相对应并限制挡块231b的运动位置即可。例如，在大腿构件210包括第三壳体213的实施方式中，第一限位部210a和第二限位部210b设置于第三壳体213。

为了便于进一步理解本申请实施方式的腿部组件200的结构，下面将示例性的对腿部组件200的安装加以说明，但腿部组件200的安装并非局限于此。

结合图3和图4所示，曲柄231和连杆234之间通过第一转轴230a相连接，具体地，曲柄231设置有第一穿孔231a，连杆234设置有第一连接孔234a，第一转轴230a穿设于第一连接孔234a和第一穿孔231a，将曲柄231与连杆234转动连接。该实施方式中，可以在第一转轴230a上卡入第一卡簧2311，利用第一卡簧2311将曲柄231和连杆234限制在第一转轴230a上，使得曲柄231和连杆234不易与第一转轴230a分离。由于第一卡簧2311整体较薄，从而采取这种结构，有利于节省安装空间。在其他实施方式中，第一转轴230a上也可以时通过设置螺帽或卡接件来限制曲柄231和连杆234，以防脱落。

连杆234与主动齿轮232之间也可以采取孔与轴的配合结构来实现两者之间的转动连接。具体地，结合图3和图4所示，连杆234设置有第二连接孔234b，主动齿轮232设置有与第二连接孔234b转动配合的连接部232b，可以理解地，连接部232b偏离主动齿轮232的转动中心，从而在曲柄231相对大腿构件210转动时，连杆234驱使主动齿轮232转动。

连接部232b上可以设置第四卡簧2341，以利用第四卡簧2341来对连杆234进行限位，从而防止连杆234从连接部232b脱落。当然，连接部232b也可以采取如螺帽或卡接件等结构来限制连杆234从连接部232b脱落。

可以理解地，连杆234与曲柄231之间的连接，以及连杆234与主动齿轮232之间的连接均为转动连接，由此，可以将实现转动连接的对象进行互换，确切的说，将实现转动配合的孔与轴的设置位置对调后，仍然可以达到转动配合的效果。以连杆234与主动齿轮232之间的转动连接结构为例，连杆234的第二连接孔234b与主动齿轮232上的连接部232b进行对调，即，第二连接孔234b位于主动齿轮232，连接部232b位于连杆234，此时仍然可以利用连接部232b与第二连接孔234b的配合来达到连杆234与主动齿轮232转动连接的效果。

需要说明的是，主动齿轮232和从动齿轮233可以是通过相应的轴安装于大腿构件210中。

如图3和图4所示，主动齿轮232设置有第二穿孔232a，大腿构件210的第一壳体211上设置有第二转轴230b，第二转轴230b与第二穿孔232a转动配合，使得主动齿轮232可转动地与大腿构件210相连接。该实施方式中，第二转轴230b上可以匹配第二卡簧2321，以将主动齿轮232限制于第二转轴230b，提升主动齿轮232的安装稳定性。当然，第二转轴230b也可以设置螺帽或卡接件来限制主动齿轮232，以防脱落。在一些实施方式中，主动齿轮232可以是卡接或焊接有第二转轴230b，利用第二转轴230b与大腿构件210的第一壳体211或第二壳体212转动连接，使得主动齿轮232可转动地设置于大腿构件210。对于主动齿轮232与大腿构件210的连接方式，在此不再赘述，只要主动齿轮232与大腿构件210可转动地相连接即可。

小腿构件220与从动齿轮233之间的连接结构具有多种可能，只要小腿构件220与从动齿轮233联动连接以使得小腿构件220能够随从动齿轮233转动即可。

下面仅实施例性的对小腿构件220与从动齿轮233之间的连接加以说明，但并非两者之间的连接仅限于此。

继续参阅图3所示，在利用传动轴235将从动齿轮233与小腿构件220联动连接的实施方式中，从动齿轮233设置有第一轴孔233a，第一轴孔233a与穿设于第一壳体211和第二壳体212的传动轴235相配合，小腿构件220设置有与传动轴235相配合的第二轴孔220a。其中，从动齿轮233和小腿构件220均在绕传动轴235的方向上限位于传动轴235，也就是说，从动齿轮233和小腿构件220无法相对传动轴235转动，从而使得传动轴235可以将从动齿轮233的转动扭矩传递至小腿构件220。该实施方式中，传动轴235与大腿构件210转动连接，继而主动齿轮232带动从动齿轮233转动时，从动齿轮233带动传动轴235相对大腿构件210转动，从而传动轴235带动小腿构件220相对大腿构件210转动。

进一步地，传动轴235通过第一轴承236和第二轴承237分别与第一壳体211和第二壳体212转动连接，这样传动轴235上的从动齿轮233和小腿构件220能够顺畅地相对大腿构件210转动。

结合图10至图14所示，传动轴235包括同轴连接的第一安装部235a和第二安装部235b，第一安装部235a和第一轴孔233a相配合，第二安装部235b和第二轴孔220a相配合。第一安装部235a和第二安装部235b的横截面均为非圆形，也就是说，第一安装部235a的横截面形状不是圆形，第二安装部235b的横截面形成也不是圆形。相应地，第一轴孔233a和第二轴孔220a均不是圆孔。在一些实施方式中，传动轴235的第一安装部235a和第二安装部235b的横截面呈扇形、三角形或四边形等非圆形轮廓，相应地，第一通孔211a的形状与第一安装部235a的形状相适配，第二通孔213a的形状与第二安装部235b的形状相适配。传动轴235穿设于从动齿轮233和小腿构件220时，小腿构件220与从动齿轮233通过传动轴235联动连接，继而从动齿轮233的转动扭矩可以经传动轴235传递至小腿构件220。

进一步地，第一安装部235a和第二安装部235b之间可以设置卡槽235c，从而在将从动齿轮233安装于第一安装部235a后，可以在卡槽235c处设置第三卡簧2331，利用第三卡簧2331将从动齿轮233限制于第一安装部235a，以便在后续装配大腿构件210的第二壳体212及小腿构件220时，从动齿轮233在第三卡簧2331的限位下与主动齿轮232保持良好啮合而不容易松动。

在一些实施方式中，也可以不通过传动轴235将从动齿轮233的转动扭矩传递至小腿构件220，具体地，结合图6所示，小腿构件220设置有螺钉孔220c，穿过该螺钉孔220c的螺丝202将小腿构件220与从动齿轮233相连接，从而从动齿轮233被主动齿轮232带动时，小腿构件220随从动齿轮233一起绕传动轴235转动。可以理解地，该实施方式中，从动齿轮233只要是可转动地设置于大腿构件210即可。例如，从动齿轮233转动连接于传动轴235，传动轴235可以是固定于大腿构件210，也可以是转动连接于大腿构件210。再例如，传动轴235与大腿构件210转动连接，此时，从动齿轮233可以是转动连接于传动轴235，也可以是在绕传动轴235的旋转方向上限位于传动轴235。

需要说明的是，小腿构件220与从动齿轮233之间也可以不通过螺丝202连接，例如，在一些实施方式中，小腿构件220与从动齿轮233焊接为一体，或者，小腿构件220与从动齿轮233之间为卡扣连接或通过胶水连接。对于小腿构件220与从动齿轮233之间的连接方式，在此不做赘述。

主动齿轮232与从动齿轮233之间可以为直接啮合传动或间接啮合传动。

具体地，结合图10所示，主动齿轮232与从动齿轮233直接啮合，也就是说，主动齿轮232和从动齿轮233之间未设置其他齿轮就实现了两者之间的啮合传动。这样主动齿轮232在连杆234的带动下转动时，从动齿轮233将被主动齿轮232带动，使得小腿构件220相对大腿构件210转动。

在另一些实施方式中，主动齿轮232与从动齿轮233之间为间接啮合传动。结合图11所示，主动齿轮232与从动齿轮233之间设置有至少一个中间齿轮201，主动齿轮232通过中间齿轮201啮合传动从动齿轮233。

主动齿轮232与从动齿轮233间接啮合传动时，中间齿轮201可以采取双联齿轮，具体地，中间齿轮201包括同轴连接的第一齿轮部201a和第二啮合部。从而充分利用安装空间，使得安装紧凑。当然，在一些实施方式中，中间齿轮201也可以为直齿轮。对于中间齿轮201的数量和类型，在此不做限定，只要主动齿轮232啮合传动从动齿轮233转动即可，这里需要指出的是，啮合传动包含主动齿轮232与从动齿轮233相啮合的直接啮合传动方式，也包含主动齿轮232与从动齿轮233之间采取2级或2级以上的齿轮传动所实现的间接啮合传动方式。

图15至图18示出了几种机器人造型。如图15所示，在一些实施方式中，机器人的四个腿部组件200均采用“后膝式”布置，以大腿构件210和小腿构件220分别对应于动物腿部的大腿和小腿，大腿和小腿之间的膝关节朝向躯干100的后方，此时，机器人作为四足机器人，与四足哺乳动物的腿部相似，增强仿真效果。结合图16所示，在一些实施方式中，对应前腿结构的腿部组件200采取“前膝式”布置，即大腿和小腿之间的膝关节朝向躯干100的前方。对应后腿结构的腿部组件200采取“后膝式”布置。在另一些实施方式中，结合图17所示，对应前腿结构的腿部组件200采取“后膝式”布置，对应后腿结构的腿部组件200采取“前膝式”布置。结合图18所示，在一些实施方式中，机器人的四个腿部组件200均采用“前膝式”布置。

对于腿部组件200来说，小腿构件220可以是布置在大腿构件210内侧，即布置在大腿构件210与躯干100之间；小腿构件220也可以是布置在大腿构件210外侧，即布置在大腿构件210的与躯干100相背的一侧。

可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例，对此并不进行限定。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种腿部组件，其特征在于，包括：

大腿构件；

传动机构，包括曲柄、主动齿轮、从动齿轮和连杆，所述曲柄、所述主动齿轮和所述从动齿轮均可转动地设置于所述大腿构件，所述连杆的两端分别转动连接于所述曲柄和所述主动齿轮，当所述曲柄相对所述大腿构件转动时，所述连杆带动所述主动齿轮转动，所述主动齿轮啮合传动所述从动齿轮转动；

小腿构件，与所述从动齿轮相连接，以在所述从动齿轮的带动下相对所述大腿构件转动。

2.根据权利要求1所述的腿部组件，其特征在于，所述主动齿轮与所述从动齿轮之间设置有至少一个中间齿轮，所述主动齿轮通过所述中间齿轮啮合传动所述从动齿轮。

3.根据权利要求1或2所述的腿部组件，其特征在于，所述主动齿轮与所述从动齿轮之间的传动比大于1。

4.根据权利要求1所述的腿部组件，其特征在于，包括驱动件，所述驱动件用于驱动所述曲柄相对所述大腿构件转动，以使得所述曲柄经所述连杆带动所述主动齿轮转动。

5.根据权利要求4所述的腿部组件，其特征在于，所述驱动件为关节电机，所述关节电机包括固定部和驱动部，所述固定部与所述大腿构件相连接，所述驱动部用于驱动所述曲柄相对所述大腿构件转动；

或者，所述驱动件为气动肌腱，所述气动肌腱的两端分别与所述大腿构件和所述曲柄转动连接；

或者，所述驱动件为伸缩气缸，所述伸缩气缸的固定部转动连接于所述大腿构件，所述伸缩气缸的伸缩杆转动连接于所述曲柄。

6.根据权利要求1所述的腿部组件，其特征在于，所述大腿构件设置有磁铁，所述连杆上绕设有线圈，所述线圈通入电流时能够在所述磁铁的磁场中带动所述连杆运动，使得所述连杆带动所述主动齿轮转动。

7.根据权利要求1所述的腿部组件，其特征在于，所述大腿构件包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体围合形成第一收容空间，所述传动机构设置于所述第一收容空间内。

8.根据权利要求7所述的腿部组件，其特征在于，所述小腿构件与所述从动齿轮相连接的一端位于所述第一壳体和所述第二壳体之间，所述第一壳体和所述第二壳体形成有与所述第一收容空间相连通的避让口，所述避让口用于在所述小腿构件相对所述大腿构件转动行程范围内避让所述小腿构件。

9.根据权利要求7所述的腿部组件，其特征在于，所述第一壳体与所述第二壳体围合形成第二收容空间，当所述小腿构件相对所述大腿构件收拢时，所述小腿构件收容于所述第二收容空间。

10.根据权利要求9所述的腿部组件，其特征在于，所述第一收容空间和所述第二收容空间彼此间具有共同的挡壁，所述挡壁沿所述大腿构件的长度方向延伸以分隔所述第一收容空间和所述第二收容空间。

11.根据权利要求7所述的腿部组件，其特征在于，所述传动机构包括同轴连接于所述从动齿轮的传动轴，所述传动轴的一端从所述第一壳体或所述第二壳体穿出并与所述小腿构件相连接。

12.一种机器人，其特征在于，包括躯干以及权利要求1-11任一项所述的腿部组件，所述腿部组件与躯干相连接。