CN214057753U - 一种单电机驱动的双足机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单电机驱动的双足机器人，涉及机器人技术领域，包括主撑架，主撑架左端和右端分别设置有左腿组件和右腿组件，主撑架上穿设有主水平转轴，主水平转轴上套设有副撑架；其中，副撑架背部设置有控制电机，控制电机连接有穿设在副撑架上的电机输出轴，电机输出轴上固定有第一齿轮，第一齿轮啮合有第一传动机构，第一传动机构啮合有第二齿轮，第二齿轮两端分别啮合有第二传动机构和第三传动机构；左腿组件包括第一竖向转轴，第一竖向转轴上固定有左撑架，左撑架固定在主撑架左端；右腿组件包括第二竖向转轴，第二竖向转轴上固定有右撑架，右撑架固定在主撑架右端。本实用新型具有结构紧凑、单电机驱动以及制造成本低的优点。

Description

一种单电机驱动的双足机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种单电机驱动的双足机器人。

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。现有双足机器人的结构方案可以分为两种类型：1、单电机驱动，这类机器人只能实现前进、后退、停止这三种运动形式的组合，或者前进、左转或右转、停止这三种状态的组合；2、两个及两个以上的电机驱动。

上述两类方案中，1方案的运动方式比较单调，而2方案的运动形式可以很多，但是相对本发明用的电机多成本相对高(用同品质的电机的情况下对比)。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种单电机驱动的双足机器人，本发明对应的机械结构在只利用一个电机驱动的情况下，可以实现双足机器人的左转、右转、前进、停止这4种动作，而且有明显的身体摆动转移重心，抬腿，向前迈步的一系列模拟行走的动作，相比市面已有的单电机或双电机方案更形象。

一种单电机驱动的双足机器人，包括主撑架，所述主撑架左端和右端分别设置有左腿组件和右腿组件，所述主撑架上穿设有主水平转轴，所述主水平转轴上套设有副撑架；其中，所述副撑架背部设置有控制电机，所述控制电机连接有穿设在所述副撑架上的电机输出轴，所述电机输出轴上固定有第一齿轮，所述第一齿轮啮合有第一传动机构，所述第一传动机构啮合有套设在所述主水平转轴上的第二齿轮，所述第二齿轮两端分别啮合有第二传动机构和第三传动机构；所述左腿组件包括第一竖向转轴，所述第一竖向转轴上固定有左撑架，所述左撑架固定在所述主撑架左端，所述第一竖向转轴上固定有与所述第二传动机构啮合的第三齿轮，所述第一竖向转轴底部固定有左支撑座；所述右腿组件包括第二竖向转轴，所述第二竖向转轴上固定有右撑架，所述右撑架固定在所述主撑架右端，所述第二竖向转轴上固定有与所述第三传动机构啮合的第四齿轮，所述第二竖向转轴底部固定有右支撑座；当所述副撑架绕所述主水平转轴转动后，所述副撑架能够与所述左撑架或所述右撑架接触。

具体地，左支撑座包括左连接部和左摩擦部；其中，所述左连接部内穿设有所述第一竖向转轴，所述左摩擦部位于所述左连接部底部。通过左摩擦部来提高左支撑座与地面之间的最大静摩擦力，从而提高整个双足机器人的可靠性。

具体地，右支撑座包括右连接部和右摩擦部；其中，所述右连接部内穿设有所述第二竖向转轴，所述右摩擦部位于所述右连接部底部。同样的，通过右摩擦部来提高右支撑座与地面之间的最大静摩擦力，从而提高整个双足机器人的可靠性。

具体地，右摩擦部底面和所述左摩擦部底面均设置有摩擦带。摩擦带进一步提高右摩擦部和左摩擦部的可靠性。

具体地，第一传动机构包括：多个固定在所述副撑架上的传动轴；和固定在所述传动轴上的传动齿轮；其中，多个所述传动齿轮依次啮合，并且两个所述传动齿轮分别啮合所述第一齿轮和所述第二齿轮。传动齿轮依次啮合连接，其中首尾的两个传动齿轮分别啮合第一齿轮和第二齿轮，从而进行传动。

具体地，第二传动机构包括：多个固定在所述主撑架上的第一副水平转轴；和固定在所述第一副水平转轴上的第一副转动齿轮；其中，多个所述第一副转动齿轮依次啮合，并且两个所述第一副转动齿轮分别啮合所述第二齿轮和所述第三齿轮。同样的，第一副转动齿轮依次啮合连接，其中首尾的两个第一副转动齿轮分别啮合第二齿轮和第三齿轮，从而进行传动。

具体地，第三传动机构包括：多个固定在所述主撑架上的第二副水平转轴；和固定在所述第二副水平转轴上的第二副转动齿轮；其中，多个所述第二副转动齿轮依次啮合，并且两个所述第二副转动齿轮分别啮合所述第二齿轮和所述第四齿轮。同样的，第二副转动齿轮依次啮合连接，其中首尾的两个第二副转动齿轮分别啮合第二齿轮和第四齿轮，从而进行传动。

本实用新型的有益效果体现在：

在本实用新型中，整个双足机器人只采用一个控制电机驱动，就能够实现双足机器人的左转、右转、前进、停止这4种动作，而且有明显的身体摆动转移重心，抬腿，向前迈步的一系列模拟行走的动作，相比市面已有的单电机或双电机方案更加形象。其中，当左支撑座和右支撑座双脚着地时，启动控制电机转动，电机输出轴转动，第一齿轮转动，第一传动机构开始传动，由于第二齿轮啮合第一传动机构，因此会让第二齿轮有转动趋势，但由于副撑架套设在主水平转轴上，因此副撑架会先第二齿轮转动前绕主水平转轴转动，因此在第一转动机构会先绕第二齿轮齿槽移动，使得副撑架会绕主水平转轴转动，假设此时副撑架绕主水平转轴顺时针转动(根据控制电机的转动方向以及第一传动机构的传动级数来控制)，则整个主撑架左侧会跟随副撑架绕主水平转轴顺时针转动，使得左腿组件绕主水平转轴顺时针转动，从而使得左腿组件被抬起悬空，直至整个副撑架抵住右腿，导致副撑架不能继续移动，使得第一转动机构无法继续绕第二齿轮齿槽移动，同时此时整个双足机器人重心位于右腿之上，这会导致第二齿轮被第一转动机构带动，第二齿轮发生逆时针转动，第二转动机构和第三转动机构开始传动，并使得第三齿轮和第四齿轮有转动趋势，即第一竖向转轴和第二竖向转轴有转动趋势，此时由于左腿组件悬空，左支撑座不着地，因此第一竖向转轴自身会发生转动，但由于右脚组件落在底面上，右支撑座会与底面发生摩擦，导致第二竖向转轴本身不会发生转动，使得整个右撑架绕第二竖向转轴转动，从而让整个双足机器人均会绕第二竖向转轴转动，最后使得左脚组件绕第二竖向转轴转动，以此实现双足机器人的右转；当左脚组件绕第二竖向转轴转动一定程度后，让控制电机反向驱动，同样的，会让副撑架绕主水平转轴逆时针转动，从而让整个主撑架左侧会跟随副撑架绕主水平转轴逆时针转动，使得左腿组件绕主水平转轴逆时针转动，从而使得左腿组件被放下，此时便完成了机器人的移动；控制电机继续反向驱动，此时按照上述的传动过程，最终会让右脚组件抬起，并使右脚组件绕第一竖向转轴转动，当右脚组件绕第一竖向转轴转动一定程度后，继续让右脚组件放下，以此完成又一次移动；综上，通过控制电机交替的正转、反转便可实现上述动作交替出现，进而实现机器人交替迈步向前的动作；需要注意的是，可以通过控制电机的输出功率来控制整个双足机器人的转向程度，也就是说可以使双足机器人沿任意方向前进。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型正视角度下的结构立体图；

图2为本实用新型后视角度下的结构立体图；

图3为本实用新型在应用时翘起右腿组件的结构立体图；

图4为本实用新型在应用时翘起左腿组件的结构立体图。

附图标记：

1-主撑架，11-主水平转轴，12-第二齿轮，13-第二传动机构，14-第三传动机构，2-左腿组件，21-第一竖向转轴，22-左撑架，23-第三齿轮，24-左支撑座，3-右腿组件，31-第二竖向转轴，32-右撑架，33-第四齿轮，34-右支撑座，4-副撑架，41-控制电机，42-电机输出轴，43-第一齿轮，44-第一传动机构。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和出示的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施方式的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

如图1至图4所示，一种单电机驱动的双足机器人，包括主撑架1，主撑架1左端和右端分别设置有左腿组件2和右腿组件3，主撑架1上穿设有主水平转轴11，主水平转轴11上套设有副撑架4；其中，副撑架4背部设置有控制电机41，控制电机41连接有穿设在副撑架4上的电机输出轴42，电机输出轴42上固定有第一齿轮43，第一齿轮43啮合有第一传动机构44，第一传动机构44啮合有套设在主水平转轴11上的第二齿轮12，第二齿轮12两端分别啮合有第二传动机构13和第三传动机构14；左腿组件2包括第一竖向转轴21，第一竖向转轴21上固定有左撑架22，左撑架22固定在主撑架1左端，第一竖向转轴21上固定有与第二传动机构13啮合的第三齿轮23，第一竖向转轴21底部固定有左支撑座24；右腿组件3包括第二竖向转轴31，第二竖向转轴31上固定有右撑架32，右撑架32固定在主撑架1右端，第二竖向转轴31上固定有与第三传动机构14啮合的第四齿轮33，第二竖向转轴31底部固定有右支撑座34；当副撑架4绕主水平转轴11转动后，副撑架4能够与左撑架22或右撑架32接触。

在本实施方式中，需要说明的是，整个双足机器人只采用一个控制电机41驱动，就能够实现双足机器人的左转、右转、前进、停止这4种动作，而且有明显的身体摆动转移重心，抬腿，向前迈步的一系列模拟行走的动作，相比市面已有的单电机或双电机方案更加形象。其中，当左支撑座24和右支撑座34双脚着地时，启动控制电机41转动，电机输出轴42转动，第一齿轮43转动，第一传动机构44开始传动，由于第二齿轮12啮合第一传动机构44，因此会让第二齿轮12有转动趋势，但由于副撑架4套设在主水平转轴11上，因此副撑架4会先第二齿轮12转动前绕主水平转轴11转动，因此在第一转动机构会先绕第二齿轮12齿槽移动，使得副撑架4会绕主水平转轴11转动，假设此时副撑架4绕主水平转轴11顺时针转动(根据控制电机41的转动方向以及第一传动机构44的传动级数来控制)，则整个主撑架1左侧会跟随副撑架4绕主水平转轴11顺时针转动，使得左腿组件2绕主水平转轴11顺时针转动，从而使得左腿组件2被抬起悬空，直至整个副撑架4抵住右腿，导致副撑架4不能继续移动，使得第一转动机构无法继续绕第二齿轮12齿槽移动，同时此时整个双足机器人重心位于右腿之上，这会导致第二齿轮12被第一转动机构带动，第二齿轮12发生逆时针转动，第二转动机构和第三转动机构开始传动，并使得第三齿轮23和第四齿轮33有转动趋势，即第一竖向转轴21和第二竖向转轴31有转动趋势，此时由于左腿组件2悬空，左支撑座24不着地，因此第一竖向转轴21自身会发生转动，但由于右脚组件落在底面上，右支撑座34会与底面发生摩擦，导致第二竖向转轴31本身不会发生转动，使得整个右撑架32绕第二竖向转轴31转动，从而让整个双足机器人均会绕第二竖向转轴31转动，最后使得左脚组件绕第二竖向转轴31转动，以此实现双足机器人的右转；当左脚组件绕第二竖向转轴31转动一定程度后，让控制电机41反向驱动，同样的，会让副撑架4绕主水平转轴11逆时针转动，从而让整个主撑架1左侧会跟随副撑架4绕主水平转轴11逆时针转动，使得左腿组件2绕主水平转轴11逆时针转动，从而使得左腿组件2被放下，此时便完成了机器人的移动；控制电机41继续反向驱动，此时按照上述的传动过程，最终会让右脚组件抬起，并使右脚组件绕第一竖向转轴21转动，当右脚组件绕第一竖向转轴21转动一定程度后，继续让右脚组件放下，以此完成又一次移动；综上，通过控制电机41交替的正转、反转便可实现上述动作交替出现，进而实现机器人交替迈步向前的动作；需要注意的是，可以通过控制电机41的输出功率来控制整个双足机器人的转向程度，也就是说可以使双足机器人沿任意方向前进。

具体地，左支撑座24包括左连接部和左摩擦部；其中，左连接部内穿设有第一竖向转轴21，左摩擦部位于左连接部底部。

在本实施方式中，需要说明的是，通过左摩擦部来提高左支撑座24与地面之间的最大静摩擦力，从而提高整个双足机器人的可靠性。

具体地，右支撑座34包括右连接部和右摩擦部；其中，右连接部内穿设有第二竖向转轴31，右摩擦部位于右连接部底部。

在本实施方式中，需要说明的是，同样的，通过右摩擦部来提高右支撑座34与地面之间的最大静摩擦力，从而提高整个双足机器人的可靠性。

具体地，右摩擦部底面和左摩擦部底面均设置有摩擦带。

在本实施方式中，需要说明的是，摩擦带进一步提高右摩擦部和左摩擦部的可靠性。

具体地，第一传动机构44包括：多个固定在副撑架4上的传动轴；和固定在传动轴上的传动齿轮；其中，多个传动齿轮依次啮合，并且两个传动齿轮分别啮合第一齿轮43和第二齿轮12。

在本实施方式中，需要说明的是，传动齿轮依次啮合连接，其中首尾的两个传动齿轮分别啮合第一齿轮43和第二齿轮12，从而进行传动。

具体地，第二传动机构13包括：多个固定在主撑架1上的第一副水平转轴；和固定在第一副水平转轴上的第一副转动齿轮；其中，多个第一副转动齿轮依次啮合，并且两个第一副转动齿轮分别啮合第二齿轮12和第三齿轮23。

在本实施方式中，需要说明的是，同样的，第一副转动齿轮依次啮合连接，其中首尾的两个第一副转动齿轮分别啮合第二齿轮12和第三齿轮23，从而进行传动。

具体地，第三传动机构14包括：多个固定在主撑架1上的第二副水平转轴；和固定在第二副水平转轴上的第二副转动齿轮；其中，多个第二副转动齿轮依次啮合，并且两个第二副转动齿轮分别啮合第二齿轮12和第四齿轮33。

在本实施方式中，需要说明的是，同样的，第二副转动齿轮依次啮合连接，其中首尾的两个第二副转动齿轮分别啮合第二齿轮12和第四齿轮33，从而进行传动。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (7)

1.一种单电机驱动的双足机器人，其特征在于，包括主撑架，所述主撑架左端和右端分别设置有左腿组件和右腿组件，所述主撑架上穿设有主水平转轴，所述主水平转轴上套设有副撑架；其中，

所述副撑架背部设置有控制电机，所述控制电机连接有穿设在所述副撑架上的电机输出轴，所述电机输出轴上固定有第一齿轮，所述第一齿轮啮合有第一传动机构，所述第一传动机构啮合有套设在所述主水平转轴上的第二齿轮，所述第二齿轮两端分别啮合有第二传动机构和第三传动机构；

所述左腿组件包括第一竖向转轴，所述第一竖向转轴上固定有左撑架，所述左撑架固定在所述主撑架左端，所述第一竖向转轴上固定有与所述第二传动机构啮合的第三齿轮，所述第一竖向转轴底部固定有左支撑座；

所述右腿组件包括第二竖向转轴，所述第二竖向转轴上固定有右撑架，所述右撑架固定在所述主撑架右端，所述第二竖向转轴上固定有与所述第三传动机构啮合的第四齿轮，所述第二竖向转轴底部固定有右支撑座；

当所述副撑架绕所述主水平转轴转动后，所述副撑架能够与所述左撑架或所述右撑架接触。

2.根据权利要求1所述的单电机驱动的双足机器人，其特征在于，所述左支撑座包括左连接部和左摩擦部；其中，

所述左连接部内穿设有所述第一竖向转轴，所述左摩擦部位于所述左连接部底部。

3.根据权利要求2所述的单电机驱动的双足机器人，其特征在于，所述右支撑座包括右连接部和右摩擦部；其中，

所述右连接部内穿设有所述第二竖向转轴，所述右摩擦部位于所述右连接部底部。

4.根据权利要求3所述的单电机驱动的双足机器人，其特征在于，所述右摩擦部底面和所述左摩擦部底面均设置有摩擦带。

5.根据权利要求1所述的单电机驱动的双足机器人，其特征在于，所述第一传动机构包括：

多个固定在所述副撑架上的传动轴；和

固定在所述传动轴上的传动齿轮；其中，

多个所述传动齿轮依次啮合，并且两个所述传动齿轮分别啮合所述第一齿轮和所述第二齿轮。

6.根据权利要求1所述的单电机驱动的双足机器人，其特征在于，所述第二传动机构包括：

多个固定在所述主撑架上的第一副水平转轴；和

固定在所述第一副水平转轴上的第一副转动齿轮；其中，

多个所述第一副转动齿轮依次啮合，并且两个所述第一副转动齿轮分别啮合所述第二齿轮和所述第三齿轮。

7.根据权利要求1所述的单电机驱动的双足机器人，其特征在于，所述第三传动机构包括：

多个固定在所述主撑架上的第二副水平转轴；和

固定在所述第二副水平转轴上的第二副转动齿轮；其中，

多个所述第二副转动齿轮依次啮合，并且两个所述第二副转动齿轮分别啮合所述第二齿轮和所述第四齿轮。

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