CN215245191U - 用于机器人的腿组件和机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于机器人的腿组件和机器人，用于机器人的腿组件包括大腿部、小腿部、第一驱动机构、第二驱动机构和行走轮，大腿部与小腿部可枢转地相连，第一驱动机构连接大腿部和小腿部以便于驱动小腿部相对大腿部转动，行走轮安装于大腿部，第二驱动机构连接大腿部和行走轮以便于驱动行走轮转动，行走轮的最低高度低于小腿部的接地端的最高高度，行走轮的最低高度高于小腿部的接地端的最低高度。本实用新型提供的用于机器人的腿组件具有能够实现轮式和足式切换，能够适应各种环境且耗能低的优点。

Description

用于机器人的腿组件和机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种用于机器人的腿组件和机器人。

背景技术

相关技术中的机器人按行走模式一般分为轮式机器人和足式机器人两种。其中，轮式机器人具有控制简单，运行能量消耗低的特点，但其无法适应所有的环境，只能在相对于平整的路面运行。足式机器人具有可以适应各种环境的优点，但其具有耗能大的缺点。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的实施例提出一种用于机器人的腿组件，该用于机器人的腿组件具有能够实现轮式和足式切换，能够适应各种环境且耗能低的优点。

本实用新型的实施例还提出一种机器人。

根据本实用新型实施例的用于机器人的腿组件包括大腿部、小腿部、第一驱动机构、第二驱动机构和行走轮，所述大腿部与所述小腿部可枢转地相连，所述第一驱动机构连接所述大腿部和所述小腿部以便于驱动所述小腿部相对所述大腿部转动，所述行走轮安装于所述大腿部，所述第二驱动机构连接所述大腿部和所述行走轮以便于驱动所述行走轮转动，所述行走轮的最低高度低于所述小腿部的接地端的最高高度，所述行走轮的最低高度高于所述小腿部的接地端的最低高度。

根据本实用新型实施例的用于机器人的腿组件，机器人行驶在环境复杂的路面时，小腿部可以在第一驱动机构的驱动下相对大腿部转动，以实现机器人的足式行走。机器人行驶在较为平整的路面上时，小腿部的接地端在第一驱动机构的驱动下移动至高于行走轮的最低高度的设定高度，随后行走轮代替小腿部的接地端与地面接触，行走轮在第二驱动机构的驱动下转动，以实现机器人的轮式行走。由此，用于机器人的腿组件能够实现轮式和足式切换，机器人能够适应各种环境的同时，耗能更低。

在一些实施例中，所述大腿部包括第一腿段和第二腿段，所述第一腿段的第一端与所述第二腿段的第一端相连，所述小腿部与所述第一腿段的第一端可枢转地相连，所述行走轮安装于所述第二腿段的第二端。

在一些实施例中，所述第一驱动机构包括第一电机，所述第一电机安装于所述第一腿段，所述第一电机通过连杆机构与所述小腿部相连。

在一些实施例中，所述连杆机构包括第一连杆和第二连杆，所述第一电机的电机轴与所述第一连杆的第一端相连，所述第一连杆的第二端与所述第二连杆的第一端可枢转地相连，所述第二连杆的第二端与所述小腿部可枢转地相连。

在一些实施例中，所述第二腿段包括沿左右方向间隔开的左侧板和右侧板，所述行走轮配合在所述左侧板和所述右侧板之间。

在一些实施例中，所述左侧板和所述右侧板之间构成供所述小腿部的至少部分通过的通道。

在一些实施例中，所述第二驱动机构包括第二电机，所述第二电机安装于所述左侧板或所述右侧板上，所述第二电机的电机轴与所述行走轮相连。

在一些实施例中，所述行走轮上设有中心孔，所述第二电机的电机轴配合在所述中心孔内并与所述行走轮通过键连接。

在一些实施例中，所述用于机器人的腿组件还包括左轴承和右轴承，所述左侧板和所述右侧板上分别设有左配合孔和右配合孔，所述左轴承和所述右轴承分别配合在所述左配合孔和所述右配合孔内，所述第二电机的电机轴配合在所述左轴承和所述右轴承内。

在一些实施例中，所述用于机器人的腿组件还包括左轴套和右轴套，所述左配合孔内设有第一阶梯面，所述左轴承的外圈的左端面止抵所述第一阶梯面，所述左轴承套设在所述第二电机的电机轴上，所述左轴承套的左端面止抵所述左轴承的内圈的右端面，所述左轴承套的右端面止抵所述行走轮，所述右配合孔内设有第二阶梯面，所述右轴承的外圈的右端面止抵所述第二阶梯面，所述右轴承套设在所述第二电机的电机轴上，所述右轴承套的右端面止抵所述右轴承的内圈的左端面，所述右轴承套的左端面止抵所述行走轮。

在一些实施例中，所述用于机器人的腿组件还包括端盖，所述第二电机安装于所述左侧板和所述右侧板中的一者上，所述端盖与所述左侧板和所述右侧板中的另一者相连以遮挡所述第二电机的电机轴的末端。

在一些实施例中，所述第二驱动机构为轮毂电机，所述轮毂电机安装于所述行走轮，所述轮毂电机的电机轴与所述左侧板和所述右侧板中的至少一者相连。

根据本实用新型的实施例的机器人包括躯身组件和多个腿组件，所述腿组件为如上述任一实施例所述的用于机器人的腿组件，所述腿组件中的大腿部与所述躯身组件可枢转地相连。

根据本实用新型实施例的机器人所具有的技术优势与上述用于机器人的腿组件的技术优势相同，此处不再赘述。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的用于机器人的腿组件的示意图；

图2是根据本实用新型实施例的用于机器人的腿组件的另一示意图；

图3是根据本实用新型实施例的用于机器人的腿组件在行走轮处的剖视图；

图4是根据本实用新型实施例的机器人的示意图。

附图标记：

用于机器人的腿组件10，躯身组件20，

大腿部1，第一腿段101，第二腿段102，左侧板1021，右侧板1022，小腿部2,行走轮3，第一电机4，第二电机5，左轴承6，右轴承7，左轴套8，右轴套9，端盖11。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合图1-图4描述根据本实用新型实施例的用于机器人的腿组件10。

根据本实用新型实施例的用于机器人的腿组件10包括大腿部1、小腿部2、第一驱动机构、第二驱动机构和行走轮3。大腿部1与小腿部2可枢转地相连，第一驱动机构连接大腿部1和小腿部2以便于驱动小腿部2相对大腿部1转动。小腿部2能够在第一驱动机构的驱动下相对大腿部1转动，以实现机器人的足式行走。

行走轮3安装于大腿部1，第二驱动机构连接大腿部1和行走轮3以便于驱动行走轮3 转动。如图1和图2所示，行走轮3的最低高度低于小腿部2的接地端的最高高度，行走轮3的最低高度高于小腿部2的接地端的最低高度。将小腿部2与大腿部1之间的夹角最小时，小腿部2的接地端的高度最高，此时，行走轮3的最低高度低于小腿部2的接地端的高度，行走轮3能够在第二驱动机构的驱动下转动，以实现机器人的轮式行走。

根据本实用新型实施例的用于机器人的腿组件10，机器人行驶在环境复杂的路面时，小腿部2可以在第一驱动机构的驱动下相对大腿部1转动，以实现机器人的足式行走。机器人行驶在较为平整的路面上时，小腿部2的接地端在第一驱动机构的驱动下移动至高于行走轮的最低高度的设定高度(如小腿部2的接地端的最高高度)，随后行走轮3代替小腿部的接地端与地面接触，行走轮在第二驱动机构的驱动下转动，以实现机器人的轮式行走。由此，用于机器人的腿组件10能够实现轮式和足式切换，机器人能够适应各种环境的同时，耗能更低。

为了便于理解，图1中箭头A所示为根据本实用新型实施例的用于机器人的腿组件10 的左右方向。

在一些实施例中，大腿部1包括第一腿段101和第二腿段102，第一腿段101的第一端与第二腿段102的第一端相连，小腿部2与第一腿段101的第一端可枢转地相连，行走轮3安装于第二腿段102的第二端。

如图1和图2所示，第一腿段101的下端与第二腿段102的上端相连，通过设置小腿部2的上端与第一腿段101的下端可枢转地相连，行走轮3安装在第二腿段102的下端，在小腿部2不与行走轮3发生干涉的情况下，小腿部2相对第一腿段101转动的角度范围更大，机器人的足式行走更加灵活，能够适应更复杂的环境。

在一些实施例中，第一驱动机构包括第一电机4，第一电机4安装于第一腿段101，第一电机4通过连杆机构与小腿部2相连。

具体地，连杆机构包括第一连杆和第二连杆，第一电机4的电机轴与第一连杆的第一端相连，第一连杆的第二端与第二连杆的第一端可枢转地相连，第二连杆的第二端与小腿部2可枢转地相连。第一连杆、第二连杆、第一腿段101和小腿部2构成四连杆机构，第一电机4通过四连杆机构驱动小腿部2相对第一腿段101转动，由此机器人进行足式行走时的耗能更低。

在一些实施例中，第二腿段102包括沿左右方向间隔开的左侧板1021和右侧板1022，行走轮3配合在左侧板1021和右侧板1022之间。由此，左侧板1021和右侧板1022共同完成对行走轮3的支撑，行走轮3与第二腿段102之间的连接强度更高。同时，行走轮3 的至少部分隐藏在左侧板1021和右侧板1022之间，用于机器人的腿组件10的防护性好，安全性高。

如图3所示，左侧板1021和右侧板1022相互平行，左侧板1021和右侧板1022之间的间隙宽度略大于行走轮3的宽度，行走轮3配合在左侧板1021和右侧板1022之间时与左侧板1021和右侧板1022互不接触。

在一些实施例中，左侧板1021和右侧板1022之间构成供小腿部2的至少部分通过的通道。即小腿部2的靠近其上端的部分可以位于通道内，在小腿部2与第一腿段101发生相对转动时，小腿部2不与第二腿段102发生干涉，由此进一步降低了构成轮式行走组件的第二腿段102和行走轮3对小腿部2的干扰，机器人的足式行走功能更强。

在一些实施例中，第二驱动机构包括第二电机5，第二电机5安装于左侧板1021或右侧板1022上，第二电机5的电机轴与行走轮3相连。

如图1和图2所示，第二电机5安装于左侧板1021背离右侧板1022的一侧，第二电机5的电机轴穿过左侧板1021并与行走轮3相连。由此，第二电机5直接驱动行走轮3转动，用于机器人的腿组件10的制作成本低。而且，第二驱动机构的体积更小，机器人在环境复杂的路面上行走时，第二电机5更不易与外界环境发生干涉，机器人的足式行走的安全性更高。

在一些实施例中，行走轮3上设有中心孔，第二电机5的电机轴配合在中心孔内并与行走轮3通过键连接。如图3所示，第二电机5的电机轴与行走轮3通过平键相连，由此保证了第二电机5的电机轴与行走轮3在电机轴的周向的相对固定。而且，不需要在行走轮3上设置轮轴，行走轮3的结构简单，行走轮3与第二电机5的电机轴的连接方便。

在一些实施例中，用于机器人的腿组件10还包括左轴承6和右轴承7，左侧板1021和右侧板1022上分别设有左配合孔和右配合孔。左轴承6和右轴承7分别配合在左配合孔和右配合孔内，第二电机5的电机轴配合在左轴承6和右轴承7内。

第二电机5的电机轴通过左轴承6/右轴承7与左侧板1021/右侧板1022可枢转地相连，由此，行走轮3相对左侧板1021和右侧板1022的转动更加稳定，机器人进行轮式行走时发出的噪声更低。

在一些实施例中，如图3所示，用于机器人的腿组件10还包括左轴套8和右轴套9。左配合孔内设有第一阶梯面，左轴承6的外圈的左端面止抵第一阶梯面，左轴承6套设在第二电机5的电机轴上，左轴承6套的左端面止抵左轴承6的内圈的右端面，左轴承6套的右端面止抵行走轮3。右配合孔内设有第二阶梯面，右轴承7的外圈的右端面止抵第二阶梯面，右轴承7套设在第二电机5的电机轴上，右轴承7套的右端面止抵右轴承7的内圈的左端面，右轴承7套的左端面止抵行走轮3。

第一阶梯面和左轴套8用于阻止左轴承6脱出左配合孔，第二阶梯面和右轴套9用于阻止右轴承7脱出右配合孔，由此保证了左轴承6和右轴承7对第二电机5的电机轴的稳定支撑。而且，左轴套8和右轴套9保证行走轮3、左侧板1021和右侧板1022在左右方向的相对固定，避免了行走轮3与左侧板1021/右侧板1022接触而影响行走轮3相对左侧板1021/右侧板1022的转动。

在一些实施例中，用于机器人的腿组件10还包括端盖11，第二电机5安装于左侧板1021和右侧板1022中的一者上，端盖11与左侧板1021和右侧板1022中的另一者相连以遮挡第二电机5的电机轴的末端。如图3所示，端盖11位于右侧板1022背离左侧板1021 的一侧并封闭右配合孔的右端开口，由此将第二电机5的电机轴的末端与外界分隔开，避免第二电机5的电机轴的末端外露而与外界环境发生干涉，进一步保证了行走轮3的稳定转动。

在一些实施例中，第二驱动机构为轮毂电机，轮毂电机安装于行走轮3，轮毂电机的电机轴与左侧板1021和右侧板1022中的至少一者相连。

由此，轮毂电机位于左侧板1021和右侧板1022之间，机器人在环境复杂的路面上行走时，轮式组件更不易与外界环境发生干涉，进一步保证了机器人的足式行走的安全性。

根据本实用新型的实施例的机器人包括躯身组件20和多个腿组件，腿组件为如上述任一实施例的用于机器人的腿组件10，腿组件中的大腿部1与躯身组件20可枢转地相连。

根据本实用新型实施例的机器人所具有的技术优势与上述用于机器人的腿组件10的技术优势相同，此处不再赘述。

在本实用新型的描述中，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。

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。在本实用新型的描述中，“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。

在本实用新型中，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，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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。

在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种用于机器人的腿组件，其特征在于，包括：大腿部、小腿部、第一驱动机构、第二驱动机构和行走轮，

所述大腿部与所述小腿部可枢转地相连，所述第一驱动机构连接所述大腿部和所述小腿部以便于驱动所述小腿部相对所述大腿部转动，所述行走轮安装于所述大腿部，所述第二驱动机构连接所述大腿部和所述行走轮以便于驱动所述行走轮转动，所述行走轮的最低高度低于所述小腿部的接地端的最高高度，所述行走轮的最低高度高于所述小腿部的接地端的最低高度。

2.根据权利要求1所述的用于机器人的腿组件，其特征在于，所述大腿部包括第一腿段和第二腿段，所述第一腿段的第一端与所述第二腿段的第一端相连，所述小腿部与所述第一腿段的第一端可枢转地相连，所述行走轮安装于所述第二腿段的第二端。

3.根据权利要求2所述的用于机器人的腿组件，其特征在于，所述第一驱动机构包括第一电机，所述第一电机安装于所述第一腿段，所述第一电机通过连杆机构与所述小腿部相连。

4.根据权利要求3所述的用于机器人的腿组件，其特征在于，所述连杆机构包括第一连杆和第二连杆，所述第一电机的电机轴与所述第一连杆的第一端相连，所述第一连杆的第二端与所述第二连杆的第一端可枢转地相连，所述第二连杆的第二端与所述小腿部可枢转地相连。

5.根据权利要求2所述的用于机器人的腿组件，其特征在于，所述第二腿段包括沿左右方向间隔开的左侧板和右侧板，所述行走轮配合在所述左侧板和所述右侧板之间。

6.根据权利要求5所述的用于机器人的腿组件，其特征在于，所述左侧板和所述右侧板之间构成供所述小腿部的至少部分通过的通道。

7.根据权利要求5所述的用于机器人的腿组件，其特征在于，所述第二驱动机构包括第二电机，所述第二电机安装于所述左侧板或所述右侧板上，所述第二电机的电机轴与所述行走轮相连。

8.根据权利要求7所述的用于机器人的腿组件，其特征在于，所述行走轮上设有中心孔，所述第二电机的电机轴配合在所述中心孔内并与所述行走轮通过键连接。

9.根据权利要求8所述的用于机器人的腿组件，其特征在于，所述用于机器人的腿组件还包括左轴承和右轴承，所述左侧板和所述右侧板上分别设有左配合孔和右配合孔，所述左轴承和所述右轴承分别配合在所述左配合孔和所述右配合孔内，所述第二电机的电机轴配合在所述左轴承和所述右轴承内。

10.根据权利要求9所述的用于机器人的腿组件，其特征在于，所述用于机器人的腿组件还包括左轴套和右轴套，所述左配合孔内设有第一阶梯面，所述左轴承的外圈的左端面止抵所述第一阶梯面，所述左轴承套设在所述第二电机的电机轴上，所述左轴承套的左端面止抵所述左轴承的内圈的右端面，所述左轴承套的右端面止抵所述行走轮，所述右配合孔内设有第二阶梯面，所述右轴承的外圈的右端面止抵所述第二阶梯面，所述右轴承套设在所述第二电机的电机轴上，所述右轴承套的右端面止抵所述右轴承的内圈的左端面，所述右轴承套的左端面止抵所述行走轮。

11.根据权利要求9所述的用于机器人的腿组件，其特征在于，所述用于机器人的腿组件还包括端盖，所述第二电机安装于所述左侧板和所述右侧板中的一者上，所述端盖与所述左侧板和所述右侧板中的另一者相连以遮挡所述第二电机的电机轴的末端。

12.根据权利要求5所述的用于机器人的腿组件，其特征在于，所述第二驱动机构为轮毂电机，所述轮毂电机安装于所述行走轮，所述轮毂电机的电机轴与所述左侧板和所述右侧板中的至少一者相连。

13.一种机器人，其特征在于，包括躯身组件和多个腿组件，所述腿组件为如权利要求1-12任一项所述的用于机器人的腿组件，所述腿组件中的大腿部与所述躯身组件可枢转地相连。

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