CN117022494A - 一种机器人髋部结构及双足行走机器人 - Google Patents

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CN117022494A
CN117022494A CN202311080923.8A CN202311080923A CN117022494A CN 117022494 A CN117022494 A CN 117022494A CN 202311080923 A CN202311080923 A CN 202311080923A CN 117022494 A CN117022494 A CN 117022494A
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陈希
杨超众
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Beijing Inspire Robots Technology Co ltd
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Beijing Inspire Robots Technology Co ltd
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    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B62D57/032Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members with alternately or sequentially lifted supporting base and legs; with alternately or sequentially lifted feet or skid

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Abstract

本发明提供了一种机器人髋部结构及双足行走机器人,包括:髋关节基座和两个髋关节机构;两个髋关节机构中的各髋关节机构对称安装于髋关节基座的两侧;髋关节机构包括:第一电机、第一伸缩杆、第二电机、第二伸缩杆、连接组件、髋关节齿片组件、差速齿片组件、髋关节连杆、大腿支撑柱、铰接部和四连杆组件;本申请通过第一电机控制第一伸缩杆做直线运动,可以实现大腿支撑柱的前后摆动;通过第二电机控制第二伸缩杆做直线运动,使得髋关节连杆在第二电机的作用下发生转动,髋关节连杆转动后带动差速齿片组件转动,可以实现髋部的两个方向的自由度运动,同时髋部结构可适应多种复杂地形。

Description

一种机器人髋部结构及双足行走机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域,具体而言,涉及一种机器人髋部结构及双足行走机器人。
背景技术
人形机器人由于在面对一些高危工作时可以更好替代人工执行,因此近些年来人形机器人的研发得到了快速发展。通常情况下,人形机器人的手臂部分已愈加完善,但对人形机器人的髋部及腿部设计重视性不足,导致目前的人形机器人腿部结构仿生效果较差。
发明内容
为解决现有存在的技术问题,本发明实施例提供一种机器人髋部结构及双足行走机器人。
第一方面,本发明实施例提供了一种机器人髋部结构,包括:髋关节基座和两个髋关节机构;
两个所述髋关节机构中的各髋关节机构对称安装于所述髋关节基座的两侧;
所述髋关节机构包括:第一电机、第一伸缩杆、第二电机、第二伸缩杆、连接组件、髋关节齿片组件、差速齿片组件、髋关节连杆、大腿支撑柱、铰接部和四连杆组件;
所述第一伸缩杆安装于所述第一电机的一端;
所述第一电机远离所述第一伸缩杆的另一端与所述连接组件的一端活动连接,所述连接组件还与所述髋关节齿片组件一端连接;所述髋关节齿片组件远离所述连接组件的另一端与所述大腿支撑柱固定连接;
所述第二伸缩杆安装于所述第二电机的一端;
所述第二电机远离所述第二伸缩杆的另一端与所述髋关节连杆的一端活动连接,所述髋关节连杆远离所述第二电机的另一端与所述差速齿片组件连接;所述差速齿片组件与所述四连杆组件之间通过铰接部连接,所述四连杆组件远离所述铰接部的一端与所述髋关节基座连接;
在所述第一电机控制所述第一伸缩杆做直线运动且所述第二电机未启动的情况下,所述连接组件在所述第一电机推动的作用下,控制所述髋关节齿片组件发生转动,发生转动的所述髋关节齿片组件带动所述大腿支撑柱前后摆动;
在所述第二电机控制所述第二伸缩杆做直线运动且所述第一电机未启动的情况下,所述髋关节连杆在所述第二电机的推动作用下发生转动,所述髋关节连杆转动后带动所述差速齿片组件转动,所述差速齿片组件控制所述铰接部翘起,所述铰接部翘起时带动所述四连杆组件进行侧摆运动。
第二方面,本发明实施例还提供了一种双足行走机器人,包括:上述第一方面任一项所述的机器人髋部结构。
本申请上述第一方面和第二方面提供的方案中,通过第一电机控制第一伸缩杆做直线运动,使得连接组件控制髋关节齿片组件发生转动,并带动大腿支撑柱实现前后摆动;通过第二电机控制第二伸缩杆做直线运动,使得髋关节连杆在第二电机的作用下发生转动,髋关节连杆转动后带动差速齿片组件转动,差速齿片组件控制铰接部抬高翘起,铰接部带动四连杆组件进行侧摆运动;与相关技术中人形机器人髋部结构中采用舵机和旋转马达相比,通过齿动和连杆传动等方式实现了髋部的两个方向的自由度运动,同时髋部结构可适应多种复杂地形。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案,下面将对本发明实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。
图1示出了本发明实施例所提供的人形机器人主视图;
图2示出了本发明实施例所提供的髋部结构中一侧的髋关节机构示意图一;
图3示出了本发明实施例所提供的髋部结构第一侧视图;
图4示出了本发明实施例所提供的髋部结构中一侧的髋关节机构示意图二;
图5示出了图4的A部放大示意图;
图6示出了本发明实施例所提供的髋部结构第二侧视图;
图7示出了图6的B-B处剖面示意图;
图8示出了本发明实施例所提供的差速齿片组件结构示意图;
图9示出了本发明实施例所提供的差速上齿片结构示意图;
图10示出了本发明实施例所提供的差速下齿片结构示意图;
图11示出了本发明实施例所提供的髋关节齿片组件结构示意图;
图12示出了本发明实施例所提供的髋关节连杆结构示意图;
图13示出了本发明实施例所提供的连接组件结构示意图;
图14示出了本发明实施例所提供的髋关节外连接片结构示意图;
图15示出了本发明实施例所提供的侧摆连杆结构示意图;
图16示出了本发明实施例所提供的四连杆组件连接关系示意图一;
图17示出了本发明实施例所提供的四连杆组件连接关系示意图二;
图18示出了本发明实施例所提供的人形机器人的髋部结构前后摆动示意图一;
图19示出了本发明实施例所提供的人形机器人的髋部结构前后摆动示意图二;
图20示出了本发明实施例所提供的人形机器人的髋部结构侧摆运动示意图一;
图21示出了本发明实施例所提供的人形机器人的髋部结构侧摆运动示意图二。
附图:10、第一电机;11、第一伸缩杆;12、第二电机;13、第二伸缩杆;14、髋关节内连接片;15、髋关节外连接片;16、连接销轴;17、上齿片销轴;18、下齿片销轴;19、电机销轴;20、髋关节上齿片;21、髋关节下齿片;22、差速上齿片;23、侧摆连杆;24、上贴片;25、差速下齿片;26、髋关节基座;27、下贴片;28、髋关节连杆;29、大腿支撑柱;30、铰接部;31、侧摆摇臂;32、连接杆;33、髋关节支架;34、侧摆轴座。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图对本发明实施例进行描述。
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”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一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,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”、“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,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。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。
人形机器人由于在面对一些高危工作时可以更好替代人工执行,因此近些年来人形机器人的研发得到了快速发展。通常情况下,人形机器人的手臂部分已愈加完善,但对人形机器人的髋部及腿部设计重视性不足,导致目前的人形机器人腿部结构仿生效果较差。
基于此,本发明提出以下实施例一种机器人髋部结构及人形机器人。
其中,人形机器人可以通过模拟真实人类腿部的行走动作,能够更好的适应较为复杂的地形,尤其在爬坡能力上要优于现有旋转马达型人形机器人。同时,本实施例提出的人形机器人可以在髋部位置实现两个自由度的摆动,可以针对不同路面类型调整不同行走姿态。
实施例1
本发明实施例提供一种机器人髋部结构,参见图1所示的人形机器人主视图和参见图2所示的髋部结构中一侧的髋关节机构示意图一,该髋部结构包括:两个所述髋关节机构中的各髋关节机构对称安装于所述髋关节基座26的两侧;所述髋关节机构包括:第一电机10、第一伸缩杆11、第二电机12、第二伸缩杆13、连接组件、髋关节齿片组件、差速齿片组件、髋关节连杆28、大腿支撑柱29、铰接部30和四连杆组件;所述第一伸缩杆11安装于所述第一电机10的一端;所述第一电机10远离所述第一伸缩杆11的另一端与所述连接组件的一端活动连接,所述连接组件还与所述髋关节齿片组件一端连接;所述髋关节齿片组件远离所述连接组件的另一端与所述大腿支撑柱29固定连接;所述第二伸缩杆13安装于所述第二电机12的一端;所述第二电机12远离所述第二伸缩杆13的另一端与所述髋关节连杆28的一端铰接(铰接点为E),所述髋关节连杆28远离所述第二电机12的另一端与所述差速齿片组件连接;所述差速齿片组件与所述四连杆组件之间通过铰接部30连接,所述四连杆组件远离所述铰接部30的一端与所述髋关节基座26连接;在所述第一电机10控制所述第一伸缩杆11做直线运动且所述第二电机12未启动的情况下,所述连接组件在所述第一电机10推动的作用下,控制所述髋关节齿片组件发生转动,发生转动的所述髋关节齿片组件带动所述大腿支撑柱29前后摆动;在所述第二电机12控制所述第二伸缩杆13做直线运动且所述第一电机10未启动的情况下,所述髋关节连杆28在所述第二电机12的推动作用下发生转动,所述髋关节连杆28转动后带动所述差速齿片组件转动,所述差速齿片组件控制所述铰接部30翘起,所述铰接部30翘起时带动所述四连杆组件进行侧摆运动。特别地,上述“翘起”表示在竖直平面上,差速齿片组件的一端位置保持不变,另一端与铰接部30连接的位置向上移动。
在一个实施方式中,参见图3所示的髋部结构第一侧视图、参见图4所示的髋部结构中一侧的髋关节机构示意图二以及参见图5所示的图4的A部放大示意图,第一电机10和第二电机12均为直线型电机,四连杆组件在常态状态下为矩形,四连杆组件在启动状态下变为菱形。上述记载的侧摆运动是指左右方向的不断摆动,若将侧摆运动的运动方向设定为x轴,则前后运动的运动方向为y轴。由于铰接部30与四连杆组件的运动为空间连杆传动关系,铰接部30是球形铰接件,可以避免差速齿片组件通过铰接部30控制四连杆组件状态发生变换时,铰接部30发生卡顿的情况出现。
本发明实施例中,参见图8所示的差速齿片组件结构示意图、参见图9所述的差速上齿片结构示意图以及参见图10所示的差速下齿片结构示意图,所述差速齿片组件,包括:差速上齿片22和差速下齿片25;所述差速上齿片22和所述差速下齿片25均安装于所述连接组件上;所述差速上齿片22远离与所述连接组件安装的一端和所述铰接部30连接;所述差速下齿片25与所述连接组件连接;所述髋关节连杆28远离所述第二电机12的另一端与所述差速下齿片25连接,所述差速下齿片25与所述差速上齿片22啮合连接,所述差速上齿片22通过所述铰接部30与所述四连杆组件球铰连接;在所述髋关节连杆28转动的情况下,带动差速下齿片25转动,所述差速下齿片25与所述差速上齿片22啮合,所述差速上齿片22转动后控制所述铰接部30翘起,所述铰接部30控制四连杆组件发生侧摆运动。
在一个实施方式中,差速上齿片22与差速下齿片25均为圆形且相互啮合连接,但差速上齿片22与差速下齿片25之间啮合过程中发生的转动会受到限制,差速上齿片22与差速下齿片25周缘处只设置有半圈凸起的齿块。本发明实施例为模仿人体的髋部结构,在人体正常行走或运动过程中,人体的髋部结构常规旋转角度一般限制在180度以内,除体操运动可能需要将腿部抬高,髋部结构的旋转角度会超过180度。因此,本发明实施例髋部结构中的差速上齿片22与差速下齿片25只需在周缘设置半圈凸起齿块即可。
本发明实施例中,参见图13所示的连接组件结构示意图和参见图14所示的髋关节外连接片结构示意图,所述连接组件,包括:髋关节内连接片14、髋关节外连接片15、连接销轴16、上齿片销轴17、下齿片销轴18和电机销轴19;所述连接销轴16、所述上齿片销轴17和所述下齿片销轴18的两端均分别与所述髋关节内连接片14和髋关节外连接片15连接;所述连接销轴16与髋关节外连接片15和髋关节内连接片14的连接点均为N;所述电机销轴19与髋关节外连接片15和髋关节内连接片14的连接点均为B;所述上齿片销轴17与髋关节外连接片15和髋关节内连接片14的连接点均为孔洞A1;特别地,髋关节外连接片15和髋关节内连接片14上均存在孔洞A1,上齿片销轴17穿过髋关节外连接片15上的孔洞A1和髋关节内连接片14上的孔洞A1后,可以实现髋关节外连接片15与髋关节内连接片14的连接组装;所述连接销轴16与所述下齿片销轴18之间设置有电机销轴19,所述电机销轴19分别与所述第一电机10、所述髋关节内连接片14和所述髋关节外连接片15连接;所述上齿片销轴17穿过所述髋关节外连接片15和所述髋关节上齿片20与所述差速上齿片22连接,所述下齿片销轴18穿过所述髋关节外连接片15和髋关节下齿片21与所述差速下齿片25连接;在所述第一电机10推动所述电机销轴19向远离所述第一伸缩杆11的方向移动且所述第二电机12未启动时,所述髋关节上齿片20固定不动,所述第一电机10控制髋关节外连接片15和髋关节内连接片14绕所述上齿片销轴17转动,髋关节外连接片15和髋关节内连接片14转动时带动髋关节下齿片21以上齿片销轴17为圆心做扇形运动,髋关节下齿片21围绕上齿片销轴17做扇形运动的同时与髋关节上齿片20啮合,大腿支撑柱29跟随髋关节下齿片21前后摆动。
在一个实施方式中,参见图12所示的髋关节连杆结构示意图,髋关节连杆28与下齿片销轴18为紧固连接,髋关节连杆28上设置有孔洞C3,下齿片销轴18穿过孔洞C3,髋关节连杆28上还设置有M孔和紧定螺栓,待下齿片销轴18穿过髋关节连杆28上的第一开孔C1时,紧定螺栓插入M孔,此时孔洞C3直径缩小并将下齿片销轴18紧固在髋关节连杆28上,实现下齿片销轴18与髋关节连杆28同步运动。
本发明实施例中,所述差速上齿片22设置上贴片24,通过两个螺纹孔配合螺栓实现固接。所述差速下齿片25设置下贴片27,通过两个螺纹孔配合螺栓实现固接。具体地,所述上贴片24设置有两个相互匹配的第一开孔C1,所述下贴片27设置有两个相互匹配的第二开孔C2,同时上贴片24的中心处也设置有孔洞A1,下贴片25的中心处也设置有孔洞C3;需注意,髋关节上齿片20、髋关节外连接片15、差速上齿片22和上贴片24均需要上齿片销轴17穿过才会连接在一起,因此,髋关节上齿片20、髋关节外连接片15、差速上齿片22和上贴片24四者上均有供上齿片销轴17穿过的孔洞A1;同理,髋关节下齿片21、髋关节外连接片15、差速下齿片25和下贴片27均需要下齿片销轴18穿过才会连接在一起,因此,髋关节下齿片21、髋关节外连接片15、差速下齿片25、髋关节连杆28和下贴片27上均有供下齿片销轴18穿过的孔洞C3;所述配合有第一紧定螺丝;所述第二开孔C2配合有第二紧定螺丝;在上齿片销轴17与所述差速上齿片22连接后,所述第一紧定螺丝与所述第一开孔C1螺纹连接,使得上贴片24的中心孔中心的孔径A1缩小,将上贴片24紧固在上齿片销轴17上,由于上贴片24与差速上齿片22固接,从而实现上齿片销轴17与差速上齿片22的固接;在下齿片销轴18与所述差速下齿片25连接后,所述第二紧定螺丝与所述第二开孔C2螺纹连接,使得下贴片27中心处的孔洞C3缩小,将下贴片27紧固在下齿片销轴18上,由于下贴片27与差速下齿片25固接,从而实现下齿片销轴18与差速下齿片25的固接。
进一步地,参见图11所示的髋关节齿片组件结构示意图,所述髋关节齿片组件,包括:髋关节上齿片20和髋关节下齿片21;所述髋关节上齿片20与上齿片销轴17连接;所述髋关节下齿片21的一端与所述下齿片销轴18连接,所述髋关节下齿片21另一端与所述大腿支撑柱29固定连接(固定连接点分别为H和L);所述髋关节上齿片20与所述髋关节下齿片21相互啮合;在所述第一电机10控制启动且第二电机12未启动的情况下,所述髋关节上齿片20固定不动,所述第一电机10控制所述髋关节外连接片15和所述髋关节内连接片14绕所述上齿片销轴17转动,所述髋关节外连接片15和髋关节内连接片14转动后带动所述下齿片销轴18转动,所述下齿片销轴18带动髋关节下齿片21以上齿片销轴17为圆心做扇形运动,髋关节下齿片21围绕上齿片销轴17做扇形运动的同时与髋关节上齿片20啮合,大腿支撑柱29跟随髋关节下齿片21前后摆动。
参见图16所示的四连杆组件连接关系示意图一和参见图15所示的侧摆连杆结构示意图,所述铰接部30与所述四连杆组件之间连接有侧摆连杆23,所述四连杆组件包括:侧摆摇臂31、连接杆32、髋关节支架33和侧摆轴座34;所述侧摆连杆23的一端与所述铰接部30球铰连接,所述侧摆连杆23的另一端与所述侧摆摇臂31的一端球铰连接(铰接点为V);所述侧摆摇臂31远离所述侧摆连杆23的另一端与所述侧摆轴座34铰接(铰接点为T);所述侧摆摇臂31靠近所述侧摆连杆23的一端还与所述连接杆32的一端铰接(铰接点为U);所述连接杆32远离所述侧摆摇臂31的另一端与所述髋关节支架33的一端连接(铰接点为S);所述髋关节支架33远离所述连接杆32的另一侧与所述侧摆轴座34连接(铰接点为R);所述髋关节支架33还与所述髋关节基座26固定连接;在所述铰接部30翘起的情况下,所述侧摆连杆23与所述侧摆摇臂31铰接的一端抬高,所述侧摆摇臂31一端抬高后使得所述侧摆摇臂31整体向所述侧摆连杆23一侧倾斜,侧摆轴座34在与所述侧摆摇臂31铰接处的牵引下跟随侧摆摇臂31倾斜,实现四连杆组件的侧摆运动。如图11所示,侧摆轴座34与髋关节上齿片20固定连接,髋关节上齿片20与髋关节下齿片21相互啮合、髋关节下齿片21与大腿支撑柱29固定连接。当侧摆轴座34开始做侧摆运动时,会带动整个髋关节上齿片20、髋关节下齿片以及大腿支撑柱29等在内的腿部结构(髋关节机构)发生侧摆运动。
通过上述第一电机10控制大腿支撑柱29前后摆动和第二电机12控制四连杆组件侧摆运动,第一电机10与第二电机12的启闭组合存在以下四种情况:
(1)参见图17所示的四连杆组件连接关系示意图二、参见图18所示的人形机器人的髋部结构前后摆动示意图一以及参见图19所示的人形机器人的髋部结构前后摆动示意图二,当第一电机10启动、第二电机12处于待机状态未启动时,第一电机10启动并控制第一伸缩杆11做直线运动,第一电机10在第一伸缩杆11产生反向推力向上运动,第一电机10向上运动的同时电机销轴19同步向上运动,在电机销轴19的牵动下使得髋关节内连接片14和髋关节外连接片15均向上运动,髋关节上齿片20与第二电机12保持不动,髋关节外连接片15和髋关节内连接片14绕上齿片销轴17转动,同时髋关节下齿片21以上齿片销轴17为圆心做扇形运动,髋关节下齿片21围绕上齿片销轴17做扇形运动的同时与髋关节上齿片20啮合,大腿支撑柱29跟随髋关节下齿片21前后摆动。
(2)参见图6所示的髋部结构第二侧视图、参见图7所示的图6的B-B处剖面示意图、参见图20所示的人形机器人的髋部结构侧摆运动示意图一和参见图21所示的人形机器人的髋部结构侧摆运动示意图二,当第二电机12启动、第一电池10处于待机状态未启动时,第二电机12启动并控制第二伸缩杆13做直线运动,第二电机12在第二伸缩杆13的作用下产生反向推力向上运动,第二电机12推动髋关节连杆28绕孔洞C3的轴心发生转动,髋关节连杆28与下齿片销轴18、差速下齿片25互相固接,髋关节连杆28转动带动下齿片销轴18转动,下齿片销轴18带动差速下齿片25转动,差速下齿片25与差速上齿片22发生啮合导致差速上齿片22转动,差速上齿片22转动后使得铰接部30翘起,侧摆连杆23受到来自下方铰接部30向上的推力后升高并使得侧摆摇臂31一端升高,侧摆摇臂31一端抬高后使得侧摆摇臂31整体向侧摆连杆23一侧发生倾斜,侧摆轴座34与侧摆摇臂31铰接处的牵引下跟随侧摆摇臂31倾斜。如图11所示,侧摆轴座34与髋关节上齿片20固定连接,髋关节上齿片20与髋关节下齿片21相互啮合、髋关节下齿片21与大腿支撑柱29固定连接。当侧摆轴座34开始做侧摆运动时,会带动整个髋关节上齿片20、髋关节下齿片以及大腿支撑柱29等在内的腿部结构(髋关节机构)发生侧摆运动。最终实现四连杆组件和机器人髋部结构的侧摆运动。
(3)第一电机10、第二电机12同时启动时,机器人髋部结构可实现情况(1)和情况(2)的复合运动。
(4)第一电机10、第二电机12同时未启动时,机器人髋部结构处于静止状态。
本发明实施例中,第一电机10和第二电机12具有自锁功能,第一伸缩杆11和第二伸缩杆13在第一电机10和第二电机12自锁的情况下无法外伸,电机自锁可以采用现有技术中的任意一种方式,在此不作具体限定,相应地,也不作自锁原理的重复阐述。
综上所述,本实施例提出一种机器人髋部结构,该髋部结构的第一电机10控制第一伸缩杆11做直线运动,使得连接组件控制髋关节齿片组件发生转动,并带动大腿支撑柱29实现前后摆动;通过第二电机12控制第二伸缩杆13做直线运动,使得髋关节连杆28在第二电机12的作用下发生转动,髋关节连杆28转动后带动差速齿片组件转动,差速齿片组件控制铰接部30抬高翘起,铰接部30带动四连杆组件进行侧摆运动,四连杆组件的侧摆运动带动整个大腿组件(髋关节机构)发生侧摆运动;通过齿动、连杆传动等方式实现了髋部的两个方向的自由度运动,同时髋部结构可适应多种复杂地形。
实施例2
本发明还公开了一种人形机器人,包括上述机器人髋部结构。因此,该人形机器人具有上述实施例1中所有技术效果,在此不再重复阐述。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换的技术方案,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种机器人髋部结构,其特征在于,包括:髋关节基座和两个髋关节机构;
两个所述髋关节机构中的各髋关节机构对称安装于所述髋关节基座的两侧;
所述髋关节机构包括:第一电机、第一伸缩杆、第二电机、第二伸缩杆、连接组件、髋关节齿片组件、差速齿片组件、髋关节连杆、大腿支撑柱、铰接部和四连杆组件;
所述第一伸缩杆安装于所述第一电机的一端;
所述第一电机远离所述第一伸缩杆的另一端与所述连接组件的一端活动连接,所述连接组件还与所述髋关节齿片组件一端连接;所述髋关节齿片组件远离所述连接组件的另一端与所述大腿支撑柱固定连接;
所述第二伸缩杆安装于所述第二电机的一端;
所述第二电机远离所述第二伸缩杆的另一端与所述髋关节连杆的一端活动连接,所述髋关节连杆远离所述第二电机的另一端与所述差速齿片组件连接;所述差速齿片组件与所述四连杆组件之间通过铰接部连接,所述四连杆组件远离所述铰接部的一端与所述髋关节基座连接;
在所述第一电机控制所述第一伸缩杆做直线运动且所述第二电机未启动的情况下,所述连接组件在所述第一电机推动的作用下,控制所述髋关节齿片组件发生转动,发生转动的所述髋关节齿片组件带动所述大腿支撑柱前后摆动;
在所述第二电机控制所述第二伸缩杆做直线运动且所述第一电机未启动的情况下,所述髋关节连杆在所述第二电机的推动作用下发生转动,所述髋关节连杆转动后带动所述差速齿片组件转动,所述差速齿片组件控制所述铰接部翘起,所述铰接部翘起时带动所述四连杆组件进行侧摆运动,所述四连杆组件发生侧摆时带动所述髋关节机构发生侧摆运动。
2.根据权利要求1所述的机器人髋部结构,其特征在于,所述差速齿片组件,包括:差速上齿片和差速下齿片;
所述差速上齿片和所述差速下齿片均安装于所述连接组件上;
所述差速上齿片远离与所述连接组件安装的一端和所述铰接部连接;
所述差速下齿片与所述连接组件连接;
所述髋关节连杆远离所述第二电机的另一端与所述差速下齿片连接,所述差速下齿片与所述差速上齿片啮合连接,所述差速上齿片通过所述铰接部与所述四连杆组件连接;
在所述第二电机带动所述髋关节连杆转动的情况下,所述髋关节连杆带动差速下齿片转动,所述差速下齿片与所述差速上齿片啮合,所述差速上齿片转动后控制所述铰接部翘起,所述铰接部控制四连杆组件发生侧摆运动。
3.根据权利要求2所述的机器人髋部结构,其特征在于,所述连接组件,包括:髋关节内连接片、髋关节外连接片、连接销轴、上齿片销轴、下齿片销轴和电机销轴;
所述连接销轴、所述上齿片销轴和所述下齿片销轴的两端均分别与所述髋关节内连接片和髋关节外连接片连接;
所述连接销轴与所述下齿片销轴之间设置有电机销轴,所述电机销轴分别与所述第一电机、所述髋关节内连接片和所述髋关节外连接片连接;
所述上齿片销轴穿过所述髋关节外连接片和所述髋关节上齿片与所述差速上齿片连接,所述下齿片销轴穿过所述髋关节外连接片和髋关节下齿片与所述差速下齿片连接;
在所述第一电机推动所述第一电机销轴向远离所述第一伸缩杆的方向移动且所述第二电机未启动时,所述髋关节上齿片固定不动,所述第一电机控制髋关节外连接片和髋关节内连接片绕所述上齿片销轴转动,髋关节外连接片和髋关节内连接片转动时带动髋关节下齿片以上齿片销轴为圆心做扇形运动,髋关节下齿片围绕上齿片销轴做扇形运动的同时与髋关节上齿片啮合,大腿支撑柱跟随髋关节下齿片前后摆动。
4.根据权利要求3所述的机器人髋部结构,其特征在于,所述差速上齿片设置上贴片,所述差速下齿片设置下贴片,所述上贴片和所述下贴片分别设置有第一开孔和第二开孔;
所述第一开孔配合有第一紧定螺丝;所述第二开孔配合有第二紧定螺丝;
在上齿片销轴与所述差速上齿片连接后,所述第一紧定螺丝与所述第一开孔螺纹连接;在下齿片销轴与所述差速下齿片连接后,所述第二紧定螺丝与所述第二开孔螺纹连接。
5.根据权利要求3所述的机器人髋部结构,其特征在于,所述髋关节齿片组件,包括:髋关节上齿片和髋关节下齿片;
所述髋关节上齿片与上齿片销轴连接;
所述髋关节下齿片的一端与所述下齿片销轴连接,另一端与所述大腿支撑柱固定连接;
所述髋关节上齿片与所述髋关节下齿片相互啮合;
在所述第一电机控制启动且第二电机未启动的情况下,所述髋关节上齿片固定不动,所述第一电机控制所述髋关节外连接片和所述髋关节内连接片绕所述上齿片销轴转动,所述髋关节外连接片和髋关节内连接片转动后带动所述下齿片销轴转动,所述下齿片销轴带动髋关节下齿片以上齿片销轴为圆心做扇形运动,髋关节下齿片围绕上齿片销轴做扇形运动的同时与髋关节上齿片啮合,大腿支撑柱跟随髋关节下齿片前后摆动。
6.根据权利要求5所述的机器人髋部结构,其特征在于,所述髋关节内连接片和所述髋关节外连接片均为异形结构。
7.根据权利要求1所述的机器人髋部结构,其特征在于,所述铰接部与所述四连杆组件之间连接有侧摆连杆,所述四连杆组件,包括:侧摆摇臂、连接杆、髋关节支架和侧摆轴座;
所述侧摆连杆的一端与所述铰接部铰接,所述侧摆连杆的另一端与所述侧摆摇臂的一端铰接;
所述侧摆摇臂远离所述侧摆连杆的另一端与所述侧摆轴座铰接;
所述侧摆摇臂靠近所述侧摆连杆的一端还与所述连接杆的一端铰接;
所述连接杆远离所述侧摆摇臂的另一端与所述髋关节支架的一端连接;
所述髋关节支架远离所述连接杆的另一侧与所述侧摆轴座连接;
所述髋关节支架还与所述髋关节基座固定连接;
在所述铰接部翘起的情况下,所述侧摆连杆与所述侧摆摇臂铰接的一端抬高,所述侧摆摇臂一端抬高后使得所述侧摆摇臂整体向所述侧摆连杆一侧倾斜,侧摆轴座在与所述侧摆摇臂铰接处的牵引下跟随侧摆摇臂倾斜,实现四连杆组件的侧摆运动,所述四连杆组件发生侧摆时带动所述髋关节机构发生侧摆运动。
8.根据权利要求7所述的机器人髋部结构,其特征在于,所述侧摆连杆分别与所述铰接部和所述侧摆摇臂连接的两端均为球形铰接头。
9.一种双足行走机器人,其特征在于,包括:上述权利要求1-8任一项所述的机器人髋部结构。
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