CN216410464U - 腿足机器人单腿关节测试模组及应用其的在线测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种腿足机器人单腿关节测试模组及应用其的在线测试装置，包括大腿，小腿以及驱动机构，还包括：检测模块，所述检测模块对应安装于所述大腿以及小腿的关节处，以对腿部动作过程的受力参量进行监测；本实用新型通过将机器人关节模组装配到单腿测试系统上，能够模拟实际运动工况，并对关节模组的机械工装进行改进，位于大小腿关节位置处安装有相关监测模块，实现对大腿驱动电机的输出转矩以及单腿蹦跳工况下的多种受力参量进行在线监测和精准采集，真实反应关节模组实际运行工况，解决了现有技术中存在的运动物理参量采集不便以及测试安装通用性差等技术问题。

Description

腿足机器人单腿关节测试模组及应用其的在线测试装置

技术领域

本实用新型涉及仿生机器人技术领域，尤其涉及腿足机器人单腿关节测试模组及应用其的在线测试装置。

背景技术

随着电子技术的不断发展，市面上出现了多种机器人，大致可以分成可移动式机器人及固定式机器人，对于可移动式机器人而言，其运动的方式主要包括两种滚动式及仿生步行。目前测量机器人关节模组的方式主要还是在电机台架上进行模拟加载测试，难以反应腿足机器人实际运行工况。

中国专利CN201710039870.3公开了一种足式仿生机器人动态响应性能测试平台及测试方法，包括高速气缸、底台和支撑保护机构；高速气缸和支撑保护机构均设置在底台上；支撑保护机构包括支撑柱、导轨、支撑杆和夹持机构；四个支撑柱分别垂直设置于底台上表面的四个角上；导轨固定设置在两个支撑柱的顶端之间，且两个导轨互相平行；支撑杆设置在两个导轨之间，且垂直于两个导轨，支撑杆能够沿导轨方向移动；夹持机构设置在支撑杆上；测试机器人包括机械腿和机体，若干个机械腿围绕机体设置，每条机械 腿上有若干个关节；高速气缸的顶部连接有测试机器人，测试机器人的足端和关节部位安装有位置传感器。

然而现有技术方案中，直接在腿足机器人系统上进行测试，这种方式虽然可以反应实际运行工况，但是不能够在线测量各种物理参量，且直接在机器人系统上进行测试，只能测试匹配尺寸的关节模组，不能测试不同大小尺寸的关节模组，拆装不方便，测试的通用性不强。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足之处，提供腿足机器人单腿关节测试模组及应用其的在线测试装置，将机器人关节模组装配到单腿测试系统上，能够模拟实际运动工况，并对关节模组的机械工装进行改进，位于大小腿关节位置处安装有相关监测模块，实现对大腿驱动电机的输出转矩以及单腿蹦跳工况下的多种受力参量进行在线监测和精准采集，真实反应关节模组实际运行工况，解决了现有技术中存在的运动物理参量采集不便以及测试安装通用性差等技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

腿足机器人单腿关节测试模组，包括：大腿，小腿，所述小腿与所述大腿转动连接，以及驱动机构，所述驱动机构驱动所述大腿以及小腿进行联动；还包括：检测模块，所述检测模块对应安装于所述大腿以及小腿的关节处，以对腿部动作过程的受力参量进行监测。

作为优选，所述驱动机构包括：小腿驱动部，所述小腿驱动部安装于所述大腿远离所述小腿的一端，以及大腿驱动部，所述大腿驱动部安装于所述小腿驱动部远离所述大腿的一侧。

作为优选，所述检测模块包括：大腿力矩检测机构，所述大腿力矩检测机构连接设置于所述小腿驱动部与大腿驱动部之间，以对所述驱动机构的输出转矩进行监测。

作为优选，所述小腿驱动部、大腿驱动部以及大腿力矩检测机构三者同轴连接。

作为优选，所述大腿力矩检测机构包括：大腿驱动连接座，所述大腿驱动连接座与所述大腿驱动部固定连接，小腿驱动连接座，所述小腿驱动连接座与所述小腿驱动部固定连接，以及大腿力矩检测部，所述大腿力矩检测部的两端各自对应限位安装于所述大腿驱动连接座与小腿驱动连接座上。

作为优选，所述大腿驱动连接座以及小腿驱动连接座均包括：座本体，限位槽，所述限位槽开设于所述座本体上，以及限位孔，若干所述限位孔开设于所述限位槽外围的座本体上，且所述限位孔与限位槽连通设置；所述大腿力矩检测部的端部对应周向限位卡设于所述限位槽内，并在限位孔内通过固定销对所述大腿力矩检测部进行轴向限位。

作为优选，所述驱动机构还包括：小腿传动带结构，所述小腿传动带结构连接设置于所述小腿驱动部与所述小腿和大腿的转动连接处之间，以将所述小腿驱动部的动力传递至所述小腿。

作为优选，所述检测模块还包括：足端力检测机构，所述足端力检测机构连接设置于所述小腿与足端之间，以对单腿蹦跳动作时的受力情况进行监测。

作为优选，所述大腿力矩检测部设置为力矩传感器，所述足端力检测机构设置为力传感器。

本实用新型还提供一种腿足机器人用关节模组在线测试装置，包括：移动模块，控制中心，以及如上述任一所述的腿足机器人单腿关节测试模组；所述腿足机器人单腿关节测试模组安装于所述移动模块上，并在控制中心的控制下，由移动模块驱动进行多轴移动。

作为优选，所述移动模块包括：水平滑轨，以及竖直滑轨，所述竖直滑轨安装于所述水平滑轨上，所述腿足机器人单腿关节测试模组安装于所述竖直滑轨上，从而进行水平和竖直方向上的移动。

作为优选，还包括：连接工装，所述腿足机器人单腿关节测试模组通过所述连接工装安装于所述移动模块上，所述连接工装适应不同尺寸驱动机构的安装。

作为优选，所述连接工装上开设有可变尺寸的槽孔以及固定尺寸的圆孔。

本实用新型的有益效果在于：

（1）本实用新型通过将机器人关节模组装配到单腿测试系统上，能够模拟实际运动工况，并对关节模组的机械工装进行改进，位于大小腿关节位置处安装有相关监测模块，实现对大腿驱动电机的输出转矩以及单腿蹦跳工况下的多种受力参量进行在线监测和精准采集，真实反应关节模组实际运行工况；

（2）本实用新型通过对关节模组的机械工装进行改进，其连接工装能够适应性匹配不同尺寸的关节测试模组，大小腿驱动连接座能够匹配适应不同尺寸的大腿及小腿驱动电机的快速安装及拆卸，测试通用性强，有利于不同类型机器人关节模组的开发。

附图说明

图1为本实用新型的腿足机器人用关节模组在线测试装置的整体结构示意图；

图2为图1中A处放大图；

图3为本实用新型的腿足机器人单腿关节测试模组的分解结构示意图；

图4为本实用新型中大腿力矩检测机构的分解结构示意图；

图5为本实用新型中足端力检测机构的安装结构示意图；

图6为本实用新型中连接工装的结构示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

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”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设备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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例一

如图2所示，腿足机器人单腿关节测试模组，包括：大腿1，小腿2，所述小腿2与所述大腿1转动连接，以及驱动机构3，所述驱动机构3驱动所述大腿1以及小腿2进行联动；还包括：检测模块4，所述检测模块4对应安装于所述大腿1以及小腿2的关节处，以对腿部动作过程的受力参量进行监测。

作为优选，如图3所示，所述驱动机构3包括：小腿驱动部31，所述小腿驱动部31安装于所述大腿1远离所述小腿2的一端，以及大腿驱动部32，所述大腿驱动部32安装于所述小腿驱动部31远离所述大腿1的一侧。

作为优选，所述检测模块4包括：大腿力矩检测机构5，所述大腿力矩检测机构5连接设置于所述小腿驱动部31与大腿驱动部32之间，以对所述驱动机构3的输出转矩进行监测。

在本实施例中，所述大腿力矩检测部53设置为力矩传感器，其对大腿驱动部32的电机输出力矩进行实时测量。

作为优选，所述小腿驱动部31、大腿驱动部32以及大腿力矩检测机构5三者同轴连接。

作为优选，如图4所示，所述大腿力矩检测机构5包括：大腿驱动连接座51，所述大腿驱动连接座51与所述大腿驱动部32固定连接，小腿驱动连接座52，所述小腿驱动连接座52与所述小腿驱动部31固定连接，以及大腿力矩检测部53，所述大腿力矩检测部53的两端各自对应限位安装于所述大腿驱动连接座51与小腿驱动连接座52上。

作为优选，所述大腿驱动连接座51以及小腿驱动连接座52均包括：座本体511，限位槽512，所述限位槽512开设于所述座本体511上，以及限位孔513，若干所述限位孔513开设于所述限位槽512外围的座本体511上，且所述限位孔513与限位槽512连通设置；所述大腿力矩检测部53的端部对应周向限位卡设于所述限位槽512内，并在限位孔513内通过固定销514对所述大腿力矩检测部53进行轴向限位。

在本实施例中，限位槽512设置为方形结构，所述大腿力矩检测部53的两端凸出设置有方形的卡和部，从而与方形的限位槽512匹配卡合，实现周向转动限位，其中大腿驱动连接座51以及小腿驱动连接座52的座本体511能够适应不同尺寸的大腿及小腿驱动电机的快速安装及拆卸。

作为优选，如图3所示，所述驱动机构3还包括：小腿传动带结构33，所述小腿传动带结构33连接设置于所述小腿驱动部31与所述小腿2和大腿1的转动连接处之间，以将所述小腿驱动部31的动力传递至所述小腿2。

作为优选，如图3及图5所示，所述检测模块4还包括：足端力检测机构6，所述足端力检测机构6连接设置于所述小腿2与足端7之间，以对单腿蹦跳动作时的受力情况进行实时监测。

作为优选，所述足端力检测机构6设置为力传感器。

实施例二

本实施例与上述实施例中相同或相应的部件采用与上述实施例相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与上述实施例的区别点。该实施例与上述实施例的不同之处在于：

本实施例提供一种腿足机器人用关节模组在线测试装置，如图1所示，包括：移动模块8，控制中心91，以及如上述实施例所述的腿足机器人单腿关节测试模组；所述腿足机器人单腿关节测试模组安装于所述移动模块8上，并在控制中心91的控制下，由移动模块8驱动进行多轴移动。

在本实施例中，所述移动模块8作为腿足机器人单腿关节测试模组的安装测试系统；所述控制中心91包括：实验小桌，实验小桌上放置有控制主机、显示器、键盘以及电源，通过控制主机对腿足机器人单腿关节测试模组进行运动控制，同时采集运动过程中的各个物理参量及电参量，并通过显示器进行显示。

作为优选，所述移动模块8包括：水平滑轨81，以及竖直滑轨82，所述竖直滑轨82安装于所述水平滑轨81上，所述腿足机器人单腿关节测试模组安装于所述竖直滑轨82上，从而进行水平和竖直方向上的移动。

作为优选，如图2所示，还包括：连接工装92，所述腿足机器人单腿关节测试模组通过所述连接工装92安装于所述移动模块8上，所述连接工装92适应不同尺寸驱动机构3的安装。

作为优选，如图6所示，所述连接工装92上开设有可变尺寸的槽孔93以及固定尺寸的圆孔94。

在本实施例中，用于固定大腿驱动部32的连接工装92为通用工装底座，其可变尺寸的槽孔93可安装不同尺寸的大腿驱动电机，便于不同关节模组的快速安装测试。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.腿足机器人单腿关节测试模组，包括：

大腿（1），

小腿（2），所述小腿（2）与所述大腿（1）转动连接，以及

驱动机构（3），所述驱动机构（3）驱动所述大腿（1）以及小腿（2）进行联动；

其特征在于，还包括：

检测模块（4），所述检测模块（4）对应安装于所述大腿（1）以及小腿（2）的关节处，以对腿部动作过程的受力参量进行监测。

2.根据权利要求1所述的腿足机器人单腿关节测试模组，其特征在于，所述驱动机构（3）包括：

小腿驱动部（31），所述小腿驱动部（31）安装于所述大腿（1）远离所述小腿（2）的一端，以及

大腿驱动部（32），所述大腿驱动部（32）安装于所述小腿驱动部（31）远离所述大腿（1）的一侧。

3.根据权利要求2所述的腿足机器人单腿关节测试模组，其特征在于，所述检测模块（4）包括：

大腿力矩检测机构（5），所述大腿力矩检测机构（5）连接设置于所述小腿驱动部（31）与大腿驱动部（32）之间，以对所述驱动机构（3）的输出转矩进行监测。

4.根据权利要求3所述的腿足机器人单腿关节测试模组，其特征在于，所述大腿力矩检测机构（5）包括：

大腿驱动连接座（51），所述大腿驱动连接座（51）与所述大腿驱动部（32）固定连接，

小腿驱动连接座（52），所述小腿驱动连接座（52）与所述小腿驱动部（31）固定连接，以及

大腿力矩检测部（53），所述大腿力矩检测部（53）的两端各自对应限位安装于所述大腿驱动连接座（51）与小腿驱动连接座（52）上。

5.根据权利要求4所述的腿足机器人单腿关节测试模组，其特征在于，所述大腿驱动连接座（51）以及小腿驱动连接座（52）均包括：

座本体（511），

限位槽（512），所述限位槽（512）开设于所述座本体（511）上，以及

限位孔（513），若干所述限位孔（513）开设于所述限位槽（512）外围的座本体（511）上，且所述限位孔（513）与限位槽（512）连通设置；

所述大腿力矩检测部（53）的端部对应周向限位卡设于所述限位槽（512）内，并在限位孔（513）内通过固定销（514）对所述大腿力矩检测部（53）进行轴向限位。

6.根据权利要求1所述的腿足机器人单腿关节测试模组，其特征在于，所述检测模块（4）还包括：

足端力检测机构（6），所述足端力检测机构（6）连接设置于所述小腿（2）与足端（7）之间，以对单腿蹦跳动作时的受力情况进行监测。

7.一种腿足机器人用关节模组在线测试装置，其特征在于，包括：

移动模块（8），

控制中心（91），以及

如权利要求1-6任一所述的腿足机器人单腿关节测试模组；

所述腿足机器人单腿关节测试模组安装于所述移动模块（8）上，并在控制中心（91）的控制下，由移动模块（8）驱动进行多轴移动。

8.根据权利要求7所述的一种腿足机器人用关节模组在线测试装置，其特征在于，所述移动模块（8）包括：

水平滑轨（81），以及

竖直滑轨（82），所述竖直滑轨（82）安装于所述水平滑轨（81）上，所述腿足机器人单腿关节测试模组安装于所述竖直滑轨（82）上，从而进行水平和竖直方向上的移动。

9.根据权利要求7所述的一种腿足机器人用关节模组在线测试装置，其特征在于，还包括：

连接工装（92），所述腿足机器人单腿关节测试模组通过所述连接工装（92）安装于所述移动模块（8）上，所述连接工装（92）适应不同尺寸驱动机构（3）的安装。

10.根据权利要求9所述的一种腿足机器人用关节模组在线测试装置，其特征在于，所述连接工装（92）上开设有可变尺寸的槽孔（93）以及固定尺寸的圆孔（94）。

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