CN117446049B - 一种用于机器人控制的腿部运动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于机器人控制的腿部运动装置，本发明涉及机器人技术领域，包括左腿骨架，该左腿骨架具有连板结构，以及设置在左腿骨架顶部一侧的胯部总成，所述胯部总成包括安装在左腿骨架顶部的筒壳，所述筒壳的外表面顶部转动连接有转台，所述筒壳的外表面右侧连接有前置壳，所述前置壳的内侧壁顶部连接有吊臂。该用于机器人控制的腿部运动装置，通过振动防倒总成的设置，来帮助机器人在倾倒时，稳住身形，即使没法彻底稳住机器人的身形，也能够利用振动防倒总成别触发运作时，所产生的一个反向的力，平衡掉机器人摔倒时遭受的部分冲击，降低机器人摔倒时所受到的冲击损坏程度，实现对机器人的自我保护。

Description

一种用于机器人控制的腿部运动装置

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体为一种用于机器人控制的腿部运动装置。

背景技术

机器人是一种能够半自主或全自主工作的智能机器，机器人能够通过编程和自动控制来执行诸如作业或移动等任务，机器人具有仿人的特点，即它靠手进行作业，靠脚实现移动，由脑来完成统一指挥的任务，非接触传感器和接触传感器相当于人的五官，使机器人能够识别外界环境，而平衡觉和固有觉则是机器人感知本身状态所不可缺少的传感器；目前，机器人在社会中的应用，大都是以娱乐机器人的存在形式，营造各种气氛的方式而投入到主题公园中使用，用来给游客带来新奇、刺激、难忘的游乐体验。

现有的仿真机器人，对于腿部运动的控制，大都比较生硬，尤其是在机器人整体遭受外力碰撞或发生倾倒时，没有能够稳住自己身形的保护机制，来辅助机器人寻找平衡，减轻跌倒时的冲击；大部分机器人在摔倒时，都会受到不同程度的破损，并不具备防倾倒的自我缓冲或保护机制。

发明内容

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于机器人控制的腿部运动装置，包括左腿骨架，该左腿骨架具有连板结构，以及设置在左腿骨架顶部一侧的胯部总成，所述胯部总成包括安装在左腿骨架顶部的筒壳，所述筒壳的外表面顶部转动连接有转台，所述筒壳的外表面右侧连接有前置壳，所述前置壳的内侧壁顶部连接有吊臂，所述前置壳的内侧顶部还连接有吊杆，所述吊杆安装在筒壳与吊臂之间；

还包括右腿骨架，该右腿骨架安装在胯部总成远离左腿骨架的一侧，右腿骨架与左腿骨架的结构相同，右腿骨架与左腿骨架对称组装在胯部总成的左右两侧，用于为胯部总成的两侧提供支撑；

踏脚总成，踏脚总成的数量为两组，两组踏脚总成分别组装在右腿骨架与左腿骨架的底部，通过踏脚总成在地面上进行行走；

振动防倒总成，该振动防倒总成通过吊杆安装在前置壳的内侧，通过振动防倒总成对胯部总成提供反向摆动缓冲。

优选的，所述筒壳的内侧呈左右对称状嵌合安装有两个驱动电机，两个驱动电机分别用于控制左腿骨架和右腿骨架的行走，所述驱动电机的输出端上安装有套轴，所述驱动电机远离筒壳内侧的一面安装有两个伸缩锁销，两个伸缩锁销电动伸缩连接在驱动电机内，所述套轴远离驱动电机的一端安装有偏轴盘，所述伸缩锁销能够插装在偏轴盘上，将偏轴盘在驱动电机上的旋转位置进行锁止，所述偏轴盘贴合安装在筒壳的左右两侧，所述偏轴盘通过套轴和驱动电机配合与筒壳转动安装，所述偏轴盘远离筒壳的一面边侧位置连接有偏轴销，所述筒壳外表面的左右端边侧上均安装有箍环，所述箍环的外直径大于偏轴盘的直径。

优选的，所述右腿骨架包括安装在筒壳右侧的长腿板，长腿板的顶端通过吊臂与前置壳铰接，所述长腿板远离前置壳的一侧安装有短腿板，所述短腿板与长腿板之间安装有第一横腿板，所述短腿板的顶端与第一横腿板相铰接，所述第一横腿板远离筒壳的一端与长腿板相铰接，所述第一横腿板远离长腿板的一端通过偏轴销与偏轴盘相铰接。

优选的，所述长腿板面朝短腿板的侧面上安装有弧形托，所述弧形托与长腿板之间连接有两组电动伸缩弹杆，所述弧形托通过电动伸缩弹杆与长腿板伸缩连接，所述长腿板与前置壳之间安装有大轴环，所述大轴环套装在长腿板与吊臂铰接的部位上，所述长腿板远离前置壳的一端铰接有第二横腿板，所述第二横腿板的另一端铰接在短腿板的底部，第二横腿板安装在长腿板与短腿板之间，所述长腿板背离第二横腿板的一面铰接有斜腿板，所述斜腿板安装在第一横腿板与第二横腿板之间，所述右腿骨架的各个结构之间的铰接部位均安装有铰头杆，所述铰头杆上均嵌合安装有封环，用于封堵在铰头杆的一字横槽上，防止被杂物堵塞，其中，弧形托与箍环位于同一水平面内，能够在长腿板顶部与吊臂之间的铰接摆动下，使弧形托通过电动伸缩弹杆与箍环弹动贴合接触。

优选的，所述踏脚总成包括一段板，所述一段板远离第二横腿板的一端组装有二段板，所述二段板远离一段板的一端组装有柔接履带件，所述柔接履带件的左右两侧组装有侧齿带，所述侧齿带上组装有履套带，所述侧齿带上还组装有两个橡胶脚垫，所述一段板通过铰头杆与斜腿板相铰接，所述一段板远离斜腿板的一端固定连接有第一环盘，所述第一环盘上螺纹安装有螺丝，所述二段板靠近一段板的一端固定连接有第二环盘，所述第二环盘的表面边侧呈圆形阵列状开设有螺纹孔，所述第二环盘通过铰头杆与第一环盘铰接，第二环盘还通过螺纹孔和螺丝配合与第一环盘螺纹定位安装。

优选的，所述二段板的一侧铰接有第一电动杆，所述二段板的另一侧铰接有第二电动杆，所述第一电动杆和第二电动杆的伸缩端分别与柔接履带件的两侧相铰接，所述柔接履带件包括柔性传动体，所述柔性传动体的内部安装有第一步进电机，用于带动侧齿带沿着柔接履带件的边侧呈履带式传送提供驱动力，二段板通过第一步进电机与柔性传动体相组装，所述柔性传动体的外表面包裹有弯折套带，可在腿部运动装置的横向前进方向上任意弯折变形，所述侧齿带的外表面上连接有侧壁齿，履套带通过侧壁齿与侧齿带相组装，侧齿带通过第一步进电机和柔性传动体配合与弯折套带呈现履带式传送运动，其中，第二横腿板远离第一横腿板的一端通过铰头杆与第二环盘相铰接，一段板安装在第二横腿板与斜腿板之间的夹层中，一段板和二段板共同与长腿板安装在同一平面内。

优选的，所述振动防倒总成包括插装在吊杆上的横杆，所述横杆的一端安装有第二步进电机，所述横杆的中部对称安装有第一摆块和第二摆块，所述第一摆块和第二摆块共同通过第二步进电机与横杆旋转安装，所述第二步进电机的外表面上安装有防倒组件，所述第二步进电机远离第二摆块的一端连接有电源线，用于连接电源，为第二步进电机供电。

优选的，所述防倒组件包括固定连接在第二步进电机上的横支板，所述横支板的顶部固定安装有单片机控制器和芯片柱，所述芯片柱安装在远离第二步进电机的边侧上，所述芯片柱的内侧中部连接有弹簧条，所述弹簧条的顶部套装有铜帽夹头，所述铜帽夹头的四周设置有导接圈，所述单片机控制器顶部固定连接有导接线，所述单片机控制器的顶部还固定连接有架体，且导接线的另一端通过架体架设安装在单片机控制器的上方，导接线的另一端与导接圈相连接。

优选的，所述芯片柱的顶部边侧固定连接有螺环，所述铜帽夹头的底部螺纹安装有两组负重环，负重环能够通过螺环螺纹安装在芯片柱上，所述铜帽夹头的外表面一侧贴合安装有背向触片，所述铜帽夹头的外表面另一侧贴合安装有正向触片，背向触片和正向触片共同组成一个完整的圆套结构。

优选的，所述导接圈包括面向背向触片安装的背向导圈，所述背向导圈的对侧面安装有正向导圈，正向导圈与背向导圈共同组成一个完整的圆环结构，正向导圈安装在正向触片的四周，所述背向导圈远离正向导圈的一侧与导接线相连接，所述导接线远离单片机控制器的一端套装有箍套，所述箍套的中部螺纹安装有定位杆，背向导圈和正向导圈用于连接铜帽夹头与导接线之间的回路。

本发明提供了一种用于机器人控制的腿部运动装置，具备以下有益效果：

一、该用于机器人控制的腿部运动装置，通过螺丝的设置，能够使一段板与二段板之间以不同的夹角进行组装，从而改变柔接履带件整体在第二横腿板上的安装角度朝向，以此，来选择性调节柔接履带件底部与地面的接触位置，并且结合第一电动杆和第二电动杆的收紧与伸展，来把控柔接履带件的整体卷曲与展平的配合调节下，使得踏脚总成能够面临不同的地形进行自调节行走。

二、该用于机器人控制的腿部运动装置，通过在侧齿带的前后位置上组装橡胶脚垫，增大与地面接触面的摩擦力的同时，结合第一电动杆和第二电动杆共同对柔接履带件的整体收卷弯曲调节，减少柔接履带件在地面上踩踏面积的同时，保障机器人在地面上的平稳行走。

三、该用于机器人控制的腿部运动装置，通过振动防倒总成的整体安装在前置壳的内侧，可在机器人不慎向前或向后倾倒时，由于惯性作用，使铜帽夹头负重下的弹簧条会开始摆动，当弹簧条跟四周的导接圈靠在一起时，就会使芯片柱与单片机控制器相连通，使芯片柱产生一个低电频信号，使单片机控制器输出一个高电频信号给电源线，使得电源线能够及时为第二步进电机供电，从而启动第一摆块和第二摆块发生相应发生的旋转运动。

四、该用于机器人控制的腿部运动装置，通过振动防倒总成的设置，来帮助机器人在倾倒时，稳住身形，即使没法彻底稳住机器人的身形，也能够利用振动防倒总成别触发运作时，所产生的一个反向的力，平衡掉机器人摔倒时遭受的部分冲击，降低机器人摔倒时所受到的冲击损坏程度，实现对机器人的自我保护。

五、该用于机器人控制的腿部运动装置，通过铜帽夹头的设置，提高了弹簧条的接触面积，增加重量来提高了电路的灵敏度。

六、该用于机器人控制的腿部运动装置，通过单片机控制器的设置，能够控制第一摆块和第二摆块的摇摆抵抗时长，以及振动防倒总成的整体响应灵敏度。

七、该用于机器人控制的腿部运动装置，通过将负重环在铜帽夹头上的螺纹安装，以及负重环能够通过螺环螺纹安装在芯片柱上的配合使用，可根据机器人所处的使用场所和环境的具体路况，来具体调节改变铜帽夹头的整体负重，实现对弹簧条灵敏度的基础调节，通过减轻铜帽夹头上的负重，使得振动防倒总成面对大幅度的外力碰撞或大角度的倾倒情况时才被触发，而通过增加铜帽夹头上的负重，使得振动防倒总成面对小幅度的外力碰撞或小角度的倾倒情况时，就会被立即触发，在不调节单片机控制器的情况下，此时的振动防倒总成的触发机制最灵敏，即振动防倒总成能够为机器人提供的抗倾倒，或防碰撞缓冲保护机制的触发灵敏度最高，能够有效提高机器人的自我保护性能。

八、该用于机器人控制的腿部运动装置，通过改变箍套在导接线上与背向导圈靠近的位置远近，实现对背向导圈和正向导圈所在圆环结构大小的收拢与拓展，可在振动防倒总成初始使用时，对围绕在铜帽夹头四周的圆环结构围拢的圆圈面积大小进行有效调节，也同样能够以这种方式，调控振动防倒总成被触发的灵敏度，实现对振动防倒总成整体灵敏度的第二种调节方式，进一步提升振动防倒总成在灵敏度得到双重机制调控下，面临不同使用场景的有效运用。

附图说明

图1为本发明一种用于机器人控制的腿部运动装置的站立结构示意图；

图2为本发明胯部总成的结构示意图；

图3为本发明胯部总成的拆解结构示意图；

图4为本发明振动防倒总成与前置壳的组装结构示意图；

图5为本发明右腿骨架与胯部总成的组装结构示意图；

图6为本发明右腿骨架的结构示意图；

图7为本发明长腿板与斜腿板的局部拆解结构示意图；

图8为本发明侧齿带与履套带的拆解结构示意图；

图9为本发明一段板与二段板的拆解结构示意图；

图10为本发明二段板的结构示意图；

图11为本发明柔接履带件与侧齿带的局部组装结构示意图；

图12为本发明振动防倒总成的结构示意图；

图13为本发明防倒组件的结构示意图；

图14为本发明铜帽夹头和导接圈的结构示意图；

图15为本发明一种用于机器人控制的腿部运动装置的行走结构示意图。

图中：1、胯部总成；11、筒壳；12、转台；13、前置壳；14、吊臂；15、吊杆；16、箍环；17、驱动电机；18、套轴；19、伸缩锁销；110、偏轴盘；111、偏轴销；2、左腿骨架；3、右腿骨架；31、长腿板；32、短腿板；33、第一横腿板；34、弧形托；35、电动伸缩弹杆；36、大轴环；37、第二横腿板；38、斜腿板；39、铰头杆；310、封环；4、踏脚总成；41、一段板；42、二段板；43、柔接履带件；44、侧齿带；45、履套带；46、橡胶脚垫；411、第一环盘；412、螺丝；421、第二环盘；422、第一电动杆；423、第二电动杆；431、第一步进电机；432、柔性传动体；433、弯折套带；441、侧壁齿；5、振动防倒总成；51、横杆；52、第二步进电机；53、第一摆块；54、第二摆块；55、防倒组件；56、电源线；551、横支板；552、单片机控制器；553、芯片柱；554、弹簧条；555、铜帽夹头；556、导接圈；557、导接线；558、架体；531、螺环；501、负重环；502、背向触片；503、正向触片；561、背向导圈；562、正向导圈；563、箍套；564、定位杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

第一实施例，如图1至图15所示，本发明提供一种技术方案：一种用于机器人控制的腿部运动装置，包括左腿骨架2，该左腿骨架2具有连板结构，以及设置在左腿骨架2顶部一侧的胯部总成1，胯部总成1包括安装在左腿骨架2顶部的筒壳11，筒壳11的外表面顶部转动连接有转台12，筒壳11的外表面右侧连接有前置壳13，前置壳13的内侧壁顶部连接有吊臂14，前置壳13的内侧顶部还连接有吊杆15，吊杆15安装在筒壳11与吊臂14之间；

还包括右腿骨架3，该右腿骨架3安装在胯部总成1远离左腿骨架2的一侧，右腿骨架3与左腿骨架2的结构相同，右腿骨架3与左腿骨架2对称组装在胯部总成1的左右两侧，用于为胯部总成1的两侧提供支撑；

踏脚总成4，踏脚总成4的数量为两组，两组踏脚总成4分别组装在右腿骨架3与左腿骨架2的底部，通过踏脚总成4在地面上进行行走；

振动防倒总成5，该振动防倒总成5通过吊杆15安装在前置壳13的内侧，通过振动防倒总成5对胯部总成1提供反向摆动缓冲。

筒壳11的内侧呈左右对称状嵌合安装有两个驱动电机17，两个驱动电机17分别用于控制左腿骨架2和右腿骨架3的行走，驱动电机17的输出端上安装有套轴18，驱动电机17远离筒壳11内侧的一面安装有两个伸缩锁销19，两个伸缩锁销19电动伸缩连接在驱动电机17内，套轴18远离驱动电机17的一端安装有偏轴盘110，伸缩锁销19能够插装在偏轴盘110上，将偏轴盘110在驱动电机17上的旋转位置进行锁止，偏轴盘110贴合安装在筒壳11的左右两侧，偏轴盘110通过套轴18和驱动电机17配合与筒壳11转动安装，偏轴盘110远离筒壳11的一面边侧位置连接有偏轴销111，筒壳11外表面的左右端边侧上均安装有箍环16，箍环16的外直径大于偏轴盘110的直径。

右腿骨架3包括安装在筒壳11右侧的长腿板31，长腿板31的顶端通过吊臂14与前置壳13铰接，长腿板31远离前置壳13的一侧安装有短腿板32，短腿板32与长腿板31之间安装有第一横腿板33，短腿板32的顶端与第一横腿板33相铰接，第一横腿板33远离筒壳11的一端与长腿板31相铰接，第一横腿板33远离长腿板31的一端通过偏轴销111与偏轴盘110相铰接。

长腿板31面朝短腿板32的侧面上安装有弧形托34，弧形托34与长腿板31之间连接有两组电动伸缩弹杆35，弧形托34通过电动伸缩弹杆35与长腿板31伸缩连接，长腿板31与前置壳13之间安装有大轴环36，大轴环36套装在长腿板31与吊臂14铰接的部位上，长腿板31远离前置壳13的一端铰接有第二横腿板37，第二横腿板37的另一端铰接在短腿板32的底部，第二横腿板37安装在长腿板31与短腿板32之间，长腿板31背离第二横腿板37的一面铰接有斜腿板38，斜腿板38安装在第一横腿板33与第二横腿板37之间，右腿骨架3的各个结构之间的铰接部位均安装有铰头杆39，铰头杆39上均嵌合安装有封环310，用于封堵在铰头杆39的一字横槽上，防止被杂物堵塞。

使用时，通过先后启动两个驱动电机17，带动筒壳11左右两侧的左腿骨架2和右腿骨架3，做一前一后的周期性的交替式行走运动，实现腿部运动装置的自动行走功能；具体的，通过驱动电机17带动偏轴盘110做顺时针旋转运动，能够通过第一横腿板33带动长腿板31和短腿板32共同以相互平行的状态向前摆动，从而提起第二横腿板37和踏脚总成4一同向前迈出，并在偏轴销111带动第一横腿板33旋转到筒壳11的最低端时，踏脚总成4踩踏在地面上，同理左腿骨架2在筒壳11的左侧做着与右腿骨架3和踏脚总成4运动轨迹相同的迈步运动，且当右腿骨架3向前迈出时，左腿骨架2处于右腿骨架3的后侧，而当左腿骨架2向前迈出时，右腿骨架3处于左腿骨架2的后侧，由此，不断重复左腿骨架2和右腿骨架3在胯部总成1左右两侧的交替迈步运动，实现对机器人腿部运动的控制，具体使用时，可通过转台12将机器人的上半身装置组装在筒壳11上，以此实现机器人的腿部运动装置与上半身的协调配合。

通过启动电动伸缩弹杆35改变弧形托34与长腿板31之间的初始安装间距，来改变长腿板31绕吊臂14铰接部位，向后靠近箍环16的摆臂范围大小，以此能够从根本上调节左腿骨架2和右腿骨架3在筒壳11两侧的迈步大小，将步幅调控在指定跨度大小范围内，根据实际需求进行自动调控，以保障机器人前进时的自身重心和平衡。

通过控制启动伸缩锁销19的打开与关闭，控制伸缩锁销19的伸展与收缩状态，决定伸缩锁销19是否插入偏轴盘110上，以此来从根本上对偏轴盘110的旋转运动状态进行锁止，能够在需要对机器人的腿部运动状态进行瞬间锁定时，进行启用，具体将上述结构，结合现有技术中的遥控开关，来远程遥控伸缩锁销19的打开与关闭，帮助操控机器人动作的人员，能够远程遥控锁止机器人的下一步动作，将机器人的行为固定在某一特殊的运动状态下，实现对机器人腿部运动装置的及时锁止功能；并且能够具体结合腿部运动装置上，左腿骨架2与右腿骨架3的运动状态，来具体对机器人的站立、迈步、静止等状态进行实时控制。

第二实施例，在实施例一的基础上，请参阅图8至图11所示，踏脚总成4包括一段板41，一段板41远离第二横腿板37的一端组装有二段板42，二段板42远离一段板41的一端组装有柔接履带件43，柔接履带件43的左右两侧组装有侧齿带44，侧齿带44上组装有履套带45，侧齿带44上还组装有两个橡胶脚垫46，一段板41通过铰头杆39与斜腿板38相铰接，一段板41远离斜腿板38的一端固定连接有第一环盘411，第一环盘411上螺纹安装有螺丝412，二段板42靠近一段板41的一端固定连接有第二环盘421，第二环盘421的表面边侧呈圆形阵列状开设有螺纹孔，第二环盘421通过铰头杆39与第一环盘411铰接，第二环盘421还通过螺纹孔和螺丝412配合与第一环盘411螺纹定位安装。

二段板42的一侧铰接有第一电动杆422，二段板42的另一侧铰接有第二电动杆423，第一电动杆422和第二电动杆423的伸缩端分别与柔接履带件43的两侧相铰接，柔接履带件43包括柔性传动体432，柔性传动体432的内部安装有第一步进电机431，用于带动侧齿带44沿着柔接履带件43的边侧呈履带式传送提供驱动力，二段板42通过第一步进电机431与柔性传动体432相组装，柔性传动体432的外表面包裹有弯折套带433，可在腿部运动装置的横向前进方向上任意弯折变形，侧齿带44的外表面上连接有侧壁齿441，履套带45通过侧壁齿441与侧齿带44相组装，侧齿带44通过第一步进电机431和柔性传动体432配合与弯折套带433呈现履带式传送运动。

使用时，通过螺丝412的设置，能够使一段板41与二段板42之间以不同的夹角进行组装，从而改变柔接履带件43整体在第二横腿板37上的安装角度朝向，以此，来选择性调节柔接履带件43底部与地面的接触位置，并且结合第一电动杆422和第二电动杆423的收紧与伸展，来把控柔接履带件43的整体卷曲与展平的配合调节下，使得踏脚总成4能够面临不同的地形进行自调节行走。

当遭遇泥泞路况时，通过第一电动杆422和第二电动杆423的伸展，使柔接履带件43的整体展平，并贴合地面，同时提前将组装在柔接履带件43底部的橡胶脚垫46替换成履套带45，安装在左右两侧的侧齿带44上，使得此时的柔接履带件43组装成一个履带式踏脚结构，利用这种方式，增大踏脚总成4与地面的接触面积，提升踏脚总成4与地面的摩擦力；能够保持机器人站立的情况下，通过启动第一步进电机431，经由柔性传动体432带动侧齿带44旋转传动的方式，实现机器人的履带式水平行进运动；还能够通过启动驱动电机17的方式，经由左腿骨架2和右腿骨架3的交替迈步，实现机器人在泥泞路况的迈步式前进运动。

通过在侧齿带44的前后位置上组装橡胶脚垫46，增大与地面接触面的摩擦力的同时，结合第一电动杆422和第二电动杆423共同对柔接履带件43的整体收卷弯曲调节，减少柔接履带件43在地面上踩踏面积的同时，保障机器人在地面上的平稳行走。

第三实施例，在实施例一、二的基础上，请参阅图4、图5和图12至图15所示，振动防倒总成5包括插装在吊杆15上的横杆51，横杆51的一端安装有第二步进电机52，横杆51的中部对称安装有第一摆块53和第二摆块54，第一摆块53和第二摆块54共同通过第二步进电机52与横杆51旋转安装，第二步进电机52的外表面上安装有防倒组件55，第二步进电机52远离第二摆块54的一端连接有电源线56，用于连接电源，为第二步进电机52供电。

防倒组件55包括固定连接在第二步进电机52上的横支板551，横支板551的顶部固定安装有单片机控制器552和芯片柱553，芯片柱553安装在远离第二步进电机52的边侧上，芯片柱553的内侧中部连接有弹簧条554，弹簧条554的顶部套装有铜帽夹头555，铜帽夹头555的四周设置有导接圈556，单片机控制器552顶部固定连接有导接线557，单片机控制器552的顶部还固定连接有架体558，且导接线557的另一端通过架体558架设安装在单片机控制器552的上方，导接线557的另一端与导接圈556相连接。

芯片柱553的顶部边侧固定连接有螺环531，铜帽夹头555的底部螺纹安装有两组负重环501，负重环501能够通过螺环531螺纹安装在芯片柱553上，铜帽夹头555的外表面一侧贴合安装有背向触片502，铜帽夹头555的外表面另一侧贴合安装有正向触片503，背向触片502和正向触片503共同组成一个完整的圆套结构。

导接圈556包括面向背向触片502安装的背向导圈561，背向导圈561的对侧面安装有正向导圈562，正向导圈562与背向导圈561共同组成一个完整的圆环结构，正向导圈562安装在正向触片503的四周，背向导圈561远离正向导圈562的一侧与导接线557相连接，导接线557远离单片机控制器552的一端套装有箍套563，箍套563的中部螺纹安装有定位杆564，背向导圈561和正向导圈562用于连接铜帽夹头555与导接线557之间的回路。

使用时，通过振动防倒总成5的整体安装在前置壳13的内侧，可在机器人不慎向前或向后倾倒时，由于惯性作用，使铜帽夹头555负重下的弹簧条554会开始摆动，当弹簧条554跟四周的导接圈556靠在一起时，就会使芯片柱553与单片机控制器552相连通，使芯片柱553产生一个低电频信号，使单片机控制器552输出一个高电频信号给电源线56，使得电源线56能够及时为第二步进电机52供电，从而启动第一摆块53和第二摆块54发生相应发生的旋转运动。

具体的，当机器人向前发生倾倒时，铜帽夹头555在惯性作用下，导致背向触片502紧贴在背向导圈561上，使得此时的单片机控制器552输出一个含有逆时针旋转信号的高电频信号给电源线56，从而使第二步进电机52带动第一摆块53和第二摆块54在横杆51上逆时针旋转，给胯部总成1提供一个向后的力，以此来为机器人的向前摔倒提供抗倾倒缓冲，帮助机器人稳住身形，降低机器人摔倒时所受到的冲击损坏程度；同理，当机器人向后发生倾倒时，正向触片503贴靠在正向导圈562上，此时的单片机控制器552输出一个含有顺时针旋转信号的高电频信号给电源线56，从而使第二步进电机52带动第一摆块53和第二摆块54在横杆51上顺时针旋转，给胯部总成1提供一个向前的力，以此来为机器人的向后摔倒提供一个向前的抗倾倒的缓冲力，帮助机器人稳住身形，降低机器人摔倒时所受到的冲击损坏程度。

由此，能够通过振动防倒总成5的设置，来帮助机器人在倾倒时，稳住身形，即使没法彻底稳住机器人的身形，也能够利用振动防倒总成5别触发运作时，所产生的一个反向的力，平衡掉机器人摔倒时遭受的部分冲击，降低机器人摔倒时所受到的冲击损坏程度，实现对机器人的自我保护。

其中，通过铜帽夹头555的设置，提高了弹簧条554的接触面积，增加重量来提高了电路的灵敏度。

通过单片机控制器552的设置，能够控制第一摆块53和第二摆块54的摇摆抵抗时长，以及振动防倒总成5的整体响应灵敏度。

通过将负重环501在铜帽夹头555上的螺纹安装，以及负重环501能够通过螺环531螺纹安装在芯片柱553上的配合使用，可根据机器人所处的使用场所和环境的具体路况，来具体调节改变铜帽夹头555的整体负重，实现对弹簧条554灵敏度的基础调节，通过减轻铜帽夹头555上的负重，使得振动防倒总成5面对大幅度的外力碰撞或大角度的倾倒情况时才被触发，而通过增加铜帽夹头555上的负重，使得振动防倒总成5面对小幅度的外力碰撞或小角度的倾倒情况时，就会被立即触发，在不调节单片机控制器552的情况下，此时的振动防倒总成5的触发机制最灵敏，即振动防倒总成5能够为机器人提供的抗倾倒，或防碰撞缓冲保护机制的触发灵敏度最高，能够有效提高机器人的自我保护性能。

通过改变箍套563在导接线557上与背向导圈561靠近的位置远近，实现对背向导圈561和正向导圈562所在圆环结构大小的收拢与拓展，可在振动防倒总成5初始使用时，对围绕在铜帽夹头555四周的圆环结构围拢的圆圈面积大小进行有效调节，也同样能够以这种方式，调控振动防倒总成5被触发的灵敏度，实现对振动防倒总成5整体灵敏度的第二种调节方式，进一步提升振动防倒总成5在灵敏度得到双重机制调控下，面临不同使用场景的有效运用。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

Claims (6)

1.一种用于机器人控制的腿部运动装置，包括左腿骨架（2），其特征在于：

该左腿骨架（2）具有连板结构，以及设置在左腿骨架（2）顶部一侧的胯部总成（1），所述胯部总成（1）包括安装在左腿骨架（2）顶部的筒壳（11），所述筒壳（11）的外表面顶部转动连接有转台（12），所述筒壳（11）的外表面右侧连接有前置壳（13），所述前置壳（13）的内侧壁顶部连接有吊臂（14），所述前置壳（13）的内侧顶部还连接有吊杆（15），所述吊杆（15）安装在筒壳（11）与吊臂（14）之间；

还包括右腿骨架（3），该右腿骨架（3）安装在胯部总成（1）远离左腿骨架（2）的一侧，右腿骨架（3）与左腿骨架（2）的结构相同，右腿骨架（3）与左腿骨架（2）对称组装在胯部总成（1）的左右两侧，用于为胯部总成（1）的两侧提供支撑；

踏脚总成（4），踏脚总成（4）的数量为两组，两组踏脚总成（4）分别组装在右腿骨架（3）与左腿骨架（2）的底部，通过踏脚总成（4）在地面上进行行走；

振动防倒总成（5），该振动防倒总成（5）通过吊杆（15）安装在前置壳（13）的内侧，通过振动防倒总成（5）对胯部总成（1）提供反向摆动缓冲；

所述振动防倒总成（5）包括插装在吊杆（15）上的横杆（51），所述横杆（51）的一端安装有第二步进电机（52），所述横杆（51）的中部对称安装有第一摆块（53）和第二摆块（54），所述第一摆块（53）和第二摆块（54）共同通过第二步进电机（52）与横杆（51）旋转安装，所述第二步进电机（52）的外表面上安装有防倒组件（55），所述第二步进电机（52）远离第二摆块（54）的一端连接有电源线（56）；

所述防倒组件（55）包括固定连接在第二步进电机（52）上的横支板（551），所述横支板（551）的顶部固定安装有单片机控制器（552）和芯片柱（553），所述芯片柱（553）安装在远离第二步进电机（52）的边侧上，所述芯片柱（553）的内侧中部连接有弹簧条（554），所述弹簧条（554）的顶部套装有铜帽夹头（555），所述铜帽夹头（555）的四周设置有导接圈（556），所述单片机控制器（552）顶部固定连接有导接线（557），所述单片机控制器（552）的顶部还固定连接有架体（558），且导接线（557）的另一端通过架体（558）架设安装在单片机控制器（552）的上方，导接线（557）的另一端与导接圈（556）相连接；

所述芯片柱（553）的顶部边侧固定连接有螺环（531），所述铜帽夹头（555）的底部螺纹安装有两组负重环（501），负重环（501）能够通过螺环（531）螺纹安装在芯片柱（553）上，所述铜帽夹头（555）的外表面一侧贴合安装有背向触片（502），所述铜帽夹头（555）的外表面另一侧贴合安装有正向触片（503），背向触片（502）和正向触片（503）共同组成一个完整的圆套结构；

所述导接圈（556）包括面向背向触片（502）安装的背向导圈（561），所述背向导圈（561）的对侧面安装有正向导圈（562），正向导圈（562）与背向导圈（561）共同组成一个完整的圆环结构，正向导圈（562）安装在正向触片（503）的四周，所述背向导圈（561）远离正向导圈（562）的一侧与导接线（557）相连接，所述导接线（557）远离单片机控制器（552）的一端套装有箍套（563），所述箍套（563）的中部螺纹安装有定位杆（564）。

2.根据权利要求1所述的一种用于机器人控制的腿部运动装置，其特征在于：所述筒壳（11）的内侧呈左右对称状嵌合安装有两个驱动电机（17），所述驱动电机（17）的输出端上安装有套轴（18），所述驱动电机（17）远离筒壳（11）内侧的一面安装有两个伸缩锁销（19），所述套轴（18）远离驱动电机（17）的一端安装有偏轴盘（110），所述偏轴盘（110）贴合安装在筒壳（11）的左右两侧，所述偏轴盘（110）通过套轴（18）和驱动电机（17）配合与筒壳（11）转动安装，所述偏轴盘（110）远离筒壳（11）的一面边侧位置连接有偏轴销（111），所述筒壳（11）外表面的左右端边侧上均安装有箍环（16），所述箍环（16）的外直径大于偏轴盘（110）的直径。

3.根据权利要求1所述的一种用于机器人控制的腿部运动装置，其特征在于：所述右腿骨架（3）包括安装在筒壳（11）右侧的长腿板（31），长腿板（31）的顶端通过吊臂（14）与前置壳（13）铰接，所述长腿板（31）远离前置壳（13）的一侧安装有短腿板（32），所述短腿板（32）与长腿板（31）之间安装有第一横腿板（33），所述短腿板（32）的顶端与第一横腿板（33）相铰接，所述第一横腿板（33）远离筒壳（11）的一端与长腿板（31）相铰接，所述第一横腿板（33）远离长腿板（31）的一端通过偏轴销（111）与偏轴盘（110）相铰接。

4.根据权利要求3所述的一种用于机器人控制的腿部运动装置，其特征在于：所述长腿板（31）面朝短腿板（32）的侧面上安装有弧形托（34），所述弧形托（34）与长腿板（31）之间连接有两组电动伸缩弹杆（35），所述弧形托（34）通过电动伸缩弹杆（35）与长腿板（31）伸缩连接，所述长腿板（31）与前置壳（13）之间安装有大轴环（36），所述大轴环（36）套装在长腿板（31）与吊臂（14）铰接的部位上，所述长腿板（31）远离前置壳（13）的一端铰接有第二横腿板（37），所述第二横腿板（37）的另一端铰接在短腿板（32）的底部，第二横腿板（37）安装在长腿板（31）与短腿板（32）之间，所述长腿板（31）背离第二横腿板（37）的一面铰接有斜腿板（38），所述斜腿板（38）安装在第一横腿板（33）与第二横腿板（37）之间，所述右腿骨架（3）的各个结构之间的铰接部位均安装有铰头杆（39），所述铰头杆（39）上均嵌合安装有封环（310）。

5.根据权利要求4所述的一种用于机器人控制的腿部运动装置，其特征在于：所述踏脚总成（4）包括一段板（41），所述一段板（41）远离第二横腿板（37）的一端组装有二段板（42），所述二段板（42）远离一段板（41）的一端组装有柔接履带件（43），所述柔接履带件（43）的左右两侧组装有侧齿带（44），所述侧齿带（44）上组装有履套带（45），所述侧齿带（44）上还组装有两个橡胶脚垫（46），所述一段板（41）通过铰头杆（39）与斜腿板（38）相铰接，所述一段板（41）远离斜腿板（38）的一端固定连接有第一环盘（411），所述第一环盘（411）上螺纹安装有螺丝（412），所述二段板（42）靠近一段板（41）的一端固定连接有第二环盘（421），所述第二环盘（421）的表面边侧呈圆形阵列状开设有螺纹孔，所述第二环盘（421）通过铰头杆（39）与第一环盘（411）铰接，第二环盘（421）还通过螺纹孔和螺丝（412）配合与第一环盘（411）螺纹定位安装。

6.根据权利要求5所述的一种用于机器人控制的腿部运动装置，其特征在于：所述二段板（42）的一侧铰接有第一电动杆（422），所述二段板（42）的另一侧铰接有第二电动杆（423），所述第一电动杆（422）和第二电动杆（423）的伸缩端分别与柔接履带件（43）的两侧相铰接，所述柔接履带件（43）包括柔性传动体（432），所述柔性传动体（432）的内部安装有第一步进电机（431），二段板（42）通过第一步进电机（431）与柔性传动体（432）相组装，所述柔性传动体（432）的外表面包裹有弯折套带（433），所述侧齿带（44）的外表面上连接有侧壁齿（441），履套带（45）通过侧壁齿（441）与侧齿带（44）相组装。