CN218431483U - 腿部结构及机器人 - Google Patents

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CN218431483U CN202223051813.2U CN202223051813U CN218431483U CN 218431483 U CN218431483 U CN 218431483U CN 202223051813 U CN202223051813 U CN 202223051813U CN 218431483 U CN218431483 U CN 218431483U
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罗浩
丁宏钰
付春江
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Ubtech Robotics Corp
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Ubtech Robotics Corp
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Abstract

本申请公开了一种腿部结构及机器人,涉及机器人技术领域。腿部结构包括小腿部、驱动部、足部、第一传动部和第二传动部。驱动部设置于小腿部,且靠近小腿部上方的膝关节;足部设置有第一铰接件和第二铰接件,第一传动部与驱动部连接,且与第一铰接件连接;第二传动部与第一传动部连接,且与第二铰接件连接,用于将第一传动部的运动传递至足部以使足部运动。本申请提供的腿部结构,通过将驱动部安装在小腿部上且靠近其上方的膝关节处,同时通过第一传动部和第二传动部将驱动部的动力传递至足部,使足部运动。这样使驱动部位腿部结构的上半部分,提高了腿部结构的质心,减少了腿部结构的惯量。

Description

腿部结构及机器人
技术领域
本申请涉及机器人技术领域,尤其涉及一种腿部结构及机器人。
背景技术
随着科技的发展,人形机器人技术发展迅速,给人们的生活和生产带来了极大的便利。其中,双足一直是人形机器人的重要组成部分。目前人形机器人的小腿机构通常采用串联机构设计,串联机构常将驱动电机设置在踝关节处,这样会导致腿部的重心下移,转动惯量大的问题。
实用新型内容
有鉴于此,本申请的目的是为了克服现有技术中的不足,本申请提供了一种腿部结构,以解决现有技术中小腿部重心低和转动惯量大的技术问题。
本申请提供了:
一种腿部结构,该腿部结构包括:
小腿部;
驱动部,设置于所述小腿部,且靠近所述小腿部上方的膝关节;
足部,设置有第一铰接件和第二铰接件;
第一传动部,所述第一传动部与所述驱动部连接,且与所述第一铰接件连接;
第二传动部,所述第二传动部与所述第一传动部连接,且与所述第二铰接件连接,用于将所述第一传动部的运动传递至所述足部以使所述足部运动。
另外,根据本申请的腿部结构,还可具有如下附加的技术特征:
在本申请的一些实施方式中,所述驱动部、所述第一传动部和所述第二传动部均设置有两个;
其中,两个所述驱动部对称设置于所述小腿部上,一个所述第一传动部、一个所述第二传动部均与一个所述驱动部位于同一侧,另一个所述第一传动部、另一个所述第二传动部均与另一个所述驱动部位于同一侧。
在本申请的一些实施方式中,所述小腿部包括第一支架和第二支架,所述第一支架与所述第二支架沿竖直方向连接,且所述第一支架位于所述第二支架的上方,两个所述驱动部对称设置于所述第一支架;两个所述第一传动部对称设置于所述第二支架且分别与所述第二支架滑动连接,两个所述第二传动部对称设置于所述第二支架。
在本申请的一些实施方式中,所述第一传动部包括丝杠、螺母、第一固定座和第二固定座,所述第一固定座分别与所述第一支架和所述第二支架连接,所述螺母设置于所述第二固定座内且套设于所述丝杠上;
所述丝杠穿设于所述第二固定座和所述第一固定座,且所述丝杠的一端与所述驱动部的输出端连接,另一端与所述第一铰接件转动连接;
所述第二传动部与所述第二固定座连接,且所述第二固定座相对所述第二支架滑动连接。
在本申请的一些实施方式中,所述第二固定座包括座体和连接板,所述座体设置有安装所述螺母的安装腔,且所述座体的外部与所述连接板连接,所述第二传动部与所述连接板连接;
所述第二支架上设置有导轨,所述连接板上设置有与所述导轨滑动连接的滑块。
在本申请的一些实施方式中,所述导轨的两端分别设置有限位块,所述限位块用于限制所述滑块从所述导轨上脱离。
在本申请的一些实施方式中,所述第一支架上具有多个第一镂空孔;和/或所述第二支架上具有多个第二镂空孔。
在本申请的一些实施方式中,所述第二传动部包括连杆和两个杆端轴承,所述连杆的一端通过一个所述杆端轴承与所述第一传动部连接,另一端通过另一个所述杆端轴承与所述第二铰接件连接。
在本申请的一些实施方式中,所述第二铰接件包括第三轴座和转轴,第三轴座固定于所述足部上,所述转轴转动地设置于所述第三轴座上,且所述转轴的端部与所述第二传动部连接。
在本申请的一些实施方式中,所述第一铰接件包括第一轴座、十字轴和第二轴座;
所述第一轴座固定于所述足部上,且具有第一U形开口,所述第一U形开口的两相对侧壁均开设有第一轴孔;
所述第二轴座与所述第一传动部连接,且具有第二U形开口,所述第二U形开口与所述第一U形开口相对设置,所述第二U形开口的两相对侧壁均开设有第二轴孔;
所述十字轴包括正交设置的第一轴体和第二轴体,所述第一轴体穿设于两个所述第一轴孔,所述第二轴体穿设于两个所述第二轴孔。
在本申请的一些实施方式中,所述足部包括脚板、减震件和底板,所述第一铰接件和所述第二铰接件设置于所述脚板上,所述脚板与所述底板连接,且所述减震件支撑于所述脚板与所述底板之间。
本申请还提供了一种机器人,所述机器人包括上述任一实施例中所述的腿部结构。
相对于现有技术,本申请的有益效果是:本申请提出一种腿部结构及机器人,腿部结构包括小腿部、驱动部、足部、第一传动部和第二传动部,通过将驱动部安装在小腿部上且靠近其上方的膝关节处,同时通过第一传动部和第二传动部将驱动部的动力传递至足部,使足部运动。这样使驱动部位腿部结构的上半部分,提高了腿部结构的质心,减少了腿部结构的惯量,避免了将驱动电机设置在踝关节处导致惯量大的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本申请一些实施例提供的腿部结构的立体示意图;
图2示出了图1中A部的放大结构示意图;
图3示出了本申请一些实施例提供的腿部结构的一视角结构示意图;
图4示出了本申请一些实施例提供的足部、第一转动部和第二传动部的装配结构示意图;
图5示出了本申请一些实施例提供的足部的一视角结构示意图;
图6示出了本申请一些实施例提供的腿部结构的局部一视角结构示意图;
图7示出了本申请一些实施例提供的小腿部的分解结构示意图;
图8示出了图7中B部的放大结构示意图;
图9示出了本申请一些实施例中第二铰接件的分解结构示意图;
图10示出了本申请一些实施例中第一铰接件的分解结构示意图;
图11示出了本申请一些实施例中第一传动部与第二支架的分解结构示意图;
图12示出了本申请一些实施例提供的足部的立体结构示意图;
图13示出了图12中足部的一视角结构示意图;
图14示出了图13中C-C向的剖视结构示意图;
图15示出了图14中D部的放大结构示意图;
图16示出了图13中E-E向的剖视结构示意图;
图17示出了图16中F部的放大结构示意图。
主要元件符号说明:
100-腿部结构;110-小腿部;111-第一支架;1111-第一镂空孔;1112-插槽;112-第二支架;1121-导轨;1122-限位块;1123-第二镂空孔;1124-定位柱;1125-延伸部;113-L型板;114-支撑板;1141-定位孔;1142-豁口;120-驱动部;121-联轴器;130-第一传动部;131-丝杠;132-螺母;133-第一固定座;134-第二固定座;1341-座体;1342-连接板;1343-滑块;1344-安装腔;135-丝杠固定座;140-第二传动部;141-连杆;142-杆端轴承;150-第一铰接件;151-第一轴座;1511-第一U形开口;1512-第一轴孔;152-十字轴;1521-第一轴体;1522-第二轴体;153-第二轴座;1531-第二U形开口;1532-第二轴孔;154-卡块;155-第一角度传感器;156-第二角度传感器;1561-磁石;157-螺栓;160-第二铰接件;161-第三轴座;1611-通孔;162-转轴;1621-U形结构;170-足部;171-脚板;1711-卡槽;172-底板;1721-凸起;173-减震件;174-压力传感器;180-轴承;190-膝关节。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。
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”、“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,或成一体;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或两个元件的相互作用关系。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。
在本申请中,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。
如图1至图3所示,本申请的实施例提供了一种腿部结构100,主要用于机器人上,可以是室内使用的智能移动机器人,也可以是室外使用的智能机器人,尤其是双足的人形机器人。该腿部结构100包括:小腿部110、驱动部120、第一传动部130、第二传动部140和足部170。
需要说明的是,腿部结构100还包括大腿部和膝关节190,大腿部通过膝关节190与小腿部110连接,大腿部位于小腿部110的上方。
本实施例中主要以小腿部110及其下方的足部170相关结构进行说明。
驱动部120设置于所述小腿部110,同时,驱动部120靠近所述小腿部110上方的膝关节190处,使驱动部120位于小腿部110的上半部分,提高腿部结构100的质心位置,减小惯量。
一并参阅图4,足部170设置有第一铰接件150和第二铰接件160,所述第一传动部130与所述驱动部120连接,同时,第一传动部130与所述第一铰接件150连接,以将驱动部120的动力传递至足部170。所述第二传动部140与所述第一传动部130连接,同时,所述第二传动部140与所述第二铰接件160连接,第二传动部140用于将所述第一传动部130的运动传递至所述足部170以使所述足部170运动。
本申请的实施例提供的腿部结构100,通过将驱动部120安装在小腿部110上且靠近其上方的膝关节190处,同时,通过第一传动部130和第二传动部140将驱动部120的动力传递至足部170,使足部170运动。这样,使驱动部120位腿部结构100的上半部分,提高了腿部结构100的质心,减少了腿部结构100的惯量,满足驱动部120的扭矩需求,避免了将驱动电机设置在踝关节处导致惯量大的问题。
如图3所示,在本申请的一个实施方式中,可选地,所述驱动部120、所述第一传动部130和所述第二传动部140均设置有两个。
其中,两个所述驱动部120对称设置于所述小腿部110上,一个所述第一传动部130、一个所述第二传动部140均与一个所述驱动部120位于同一侧,另一个所述第一传动部130、另一个所述第二传动部140均与另一个所述驱动部120位于同一侧。
在本实施方式中,将所述驱动部120、所述第一传动部130和所述第二传动部140均设置有两个,使两个驱动部120并联设置,同时,使两个第一传动部130以及两个第二传动部140分别并联设置,从结构上提高了腿部结构100的刚度,从而提高了其有效载荷能力。
另外,并联设置的两个驱动部120、两个第一传动部130以及两个第二传动部140,保证了驱动的扭矩需求,使其驱动重心位于小腿部110的上半部分,而非踝关节处,相对于现有的驱动电机设置在踝关节处的方案,提高了腿部结构100的质心,减少了小腿部110的整体惯量。
如图3、图6和图7所示,在本申请的上述实施方式中,进一步地,所述小腿部110包括第一支架111和第二支架112,所述第一支架111与所述第二支架112沿竖直方向连接,且所述第一支架111位于所述第二支架112的上方,两个所述驱动部120对称设置于所述第一支架111;两个所述第一传动部130对称设置于所述第二支架112且分别与所述第二支架112滑动连接,两个所述第二传动部140对称设置于所述第二支架112。
在本实施方式中,两个驱动部120并联且对称设置在第一支架111上,两个第一传动部130并联对称设置在第二支架112,同时,两个第一传动部130分别与第二支架112滑动连接。这样,一方面,从结构上提高了腿部结构100的刚度。另一方面,使两个驱动部120分别位于小腿部110的上半部分,提高了小腿部110在竖直方向的质心,减少了小腿部110的整体惯量。
另外,并联对称设置的两个驱动部120、两个第一传动部130以及两个第二传动部140,在空间结构上更加合理,提高了腿部结构100的空间利用率。
可以理解的是,膝关节190的连接位置在第一支架111靠近大腿部的位置。
如图2和图4所示,在本申请的上述实施方式中,可选地,所述第一传动部130包括丝杠131、螺母132、第一固定座133和第二固定座134。
一并参阅图11,其中,所述第一固定座133分别与所述第一支架111和所述第二支架112连接,用于安装丝杠131。所述螺母132设置于所述第二固定座134内且套设于所述丝杠131上,具体地,第二固定座134内具有安装螺母132的安装腔1344,螺母132固定于安装腔1344内,并与丝杠131螺纹连接,以使丝杠131转动时带动螺母132在丝杆上移动,进而带动第二固定座134移动。
所述丝杠131穿设于所述第二固定座134和所述第一固定座133,且所述丝杠131的一端与所述驱动部120的输出端连接,另一端与所述第一铰接件150转动连接。这样,驱动部120启动时,驱动丝杆转动,进而带动第二固定座134在第二支架112上滑动。
所述第二传动部140与所述第二固定座134连接,且所述第二固定座134相对所述第二支架112滑动连接。本实施方式中,在丝杠131带动螺母132移动,进而带动第二固定座134在第二支架112上滑动,从而使第二传动部140运动,使第二传动部140与第二铰接件160铰接转动,促使足部170运动。
需要说明的是,驱动部120可选为电机,可选地,电机为步进电机或伺服电机。电机通过联轴器121与丝杠131连接。
当足部170需要向足前方向的自由度时,即踝关节前方向运动,通过将两个电机同时驱动丝杠131转动,使两个第二固定座134沿丝杠131直线移动,通过第二传动部140的传动,将运动传递到第二铰接件160上,驱使足部170实现踝关节前方向的自由度。当电机不同时驱动,使第二固定座134在相应的丝杠131上实现二者之间的差动时,通过将运动传动至第一铰接件150,实现踝关节侧方向的自由度。
可以理解的是,在其他实施方式中,丝杠131与螺母132的直线运动配合,也可以通过皮带传动方式替代,将第二固定座134固定在皮带上,通过电机驱动皮带的主动轮转动,带动皮带移动,进而带动第二固定座134相对第二支架112直线运动。
结合图11所示,进一步地,所述第二固定座134包括座体1341和连接板1342,所述座体1341设置有安装所述螺母132的安装腔1344,且所述座体1341的外部与所述连接板1342连接,所述第二传动部140与所述连接板1342连接。
在上述实施方式中,进一步地,在所述第二支架112上设置有导轨1121,所述连接板1342上设置有与所述导轨1121滑动连接的滑块1343,以实现第二固定座134相对第二支架112滑动连接。
在本实施方式中,通过导轨1121与滑块1343的设置,当并联的两个丝杠131以相同速度运行时,第一铰接件150和第二铰接160形成的踝关节实现俯仰动作。当并联的两个丝杠131以不同速度运行时,导轨1121与螺母132固定连接保证了两个丝杠131的运行的平行度,使丝杠131与螺母132之间没有额外的附加力,使第一传动部130运行更加顺畅,进而提高腿部结构100的整体刚度。
可以理解的是,对于导轨1121与滑块1343的配合方案,还可以通过导向杆和套筒的结构替换,使套筒与座体1341连接,套筒滑动地套设于导向杆上,同样可以实现第二固定座134相对第二支架112的滑动。
继续参阅图2,更进一步地,为了防止滑块1343在移动时从导轨1121上脱落,在所述导轨1121的两端分别设置有限位块1122,所述限位块1122用于限制所述滑块1343从所述导轨1121上脱离,提高了产品的可靠性。
具体地,两条导轨1121沿竖直方向间隔设置,竖直方向即小腿部110的高度方向,一个限位块1122安装在导轨1121的顶端,另一个限位块1122安装在导轨1121的底端。
如图6所示,在本申请的一个实施方式中,可选地,所述第一支架111上具有多个第一镂空孔1111。本实施方式中,通过第一镂空的设置,减小了第一支架111的重量,进而减小了腿部结构100的整体重量。
基于上述第一支架111的结构,可以理解的是,在所述第二支架112上具有多个第二镂空孔1123。从而进一步减小腿部110的整体重量,便于腿部结构100灵活运动。
进一步地,第一镂空孔1111和第二镂空孔1123的中轴线相垂直。第一镂空孔1111的中轴线为垂直于第一镂空孔1111的孔径方向的线,第二镂空孔1123的中轴线为垂直于第二镂空孔1123的孔径方向的线。
如图7所示,需要说明的是,电机通过L型板113固定在第一支架111上,L型板113的一部分设置在其中一个第一镂空处,具体地,该部分通过螺钉安装在第一支架111上。
如图8所示,可选地,在第一支架111和第二支架112之间设置有支撑板114,第一固定座133通过支撑板114分别与第一支架111和第二支架112连接。
进一步地,第二支架112上设置有定位柱1124,支撑板114上设置有与定位柱1124配合的定位孔1141,定位柱1124插入定位孔1141内。这样,便于第二支架112与支撑板114的装配,使其结构更加紧凑,减少占用空间。
继续参阅图8,更进一步地,第二支架112朝向第一支架111的一端形成有延伸部1125,支撑板114上形成有用于该延伸部1125穿设的豁口1142,第一支架111上设置有插槽1112,以使该延伸部1125的一部分位于该插槽1112内。这样,使第一支架111、支撑板114以及第二支架112之间的装配更加紧凑,提高小腿部110的空间利用率。另外,同样实现了三者在水平方向和竖直方向的干涉限位,提高小腿部110的结构强度,进而保证产品的可靠性。
如图4所示,在本申请的一个实施方式中,可选地,所述第二传动部140包括连杆141和两个杆端轴承142。其中,所述连杆141的一端通过一个所述杆端轴承142与所述第一传动部130连接,所述连杆141的另一端通过另一个所述杆端轴承142与所述第二铰接件160连接。
在本实施方式中,如以第一传动部130的第二固定座134的结构为例进行说明,连杆141的一端通过一个杆端轴承142与第二固定座134的连接板1342连接,连杆141的另一端通过杆端轴承142与第二铰接件160连接。第二传动部140采用连杆141与杆端轴承142的组合,使其结构简单,同时便于传动配合。
需要说明的是,杆端轴承142内设置有万向球头,保证杆端轴承142连接位置的自由度。
可以理解的是,在其他实施方式中,第二传动部140还可以是万向节联轴器121。
如图9所示,在本申请的一个实施方式中,可选地,所述第二铰接件160包括第三轴座161和转轴162。
其中,第三轴座161固定于所述足部170上,第三轴座161可以通过螺栓连接,固定在足部170上,也可以通过焊接的方式固定在足部170上。所述转轴162转动地设置于所述第三轴座161上,第三轴座161上可设置通孔1611,转轴162穿设于通孔1611,当然,也可以在通孔1611处安装轴承180,转轴162通过轴承180与第三轴座161转动连接。
所述转轴162的端部与所述第二传动部140连接。具体地,转轴162的端部可与杆端轴承142连接,转轴162的端部限定形成U形结构1621,杆端轴承142设置于该U形结构1621处,便于杆端轴承142与转轴162的运动配合。当然,也可以将万向节联轴器121的万向节与转轴162连接。
如图10所示,在本申请的一个实施方式中,可选地,所述第一铰接件150包括第一轴座151、十字轴152和第二轴座153。所述十字轴152包括正交设置的第一轴体1521和第二轴体1522,第一轴体1521与第二轴体1522垂直连接,二者可以一体成型制成,也可以可拆卸连接固定。
其中,所述第一轴座151固定于所述足部170上,第一轴座151可以通过螺栓连接固定在足部170上,也可以通过焊接的方式固定在足部170上。同时,第一轴座151具有第一U形开口1511,所述第一U形开口1511的两相对侧壁均开设有第一轴孔1512;所述第一轴体1521穿设于两个所述第一轴孔1512。这样,以实现十字轴152相对第一轴座151转动。
可以理解的是,为了使十字轴152相对第一轴座151转动更加顺畅,减少二者之间的转动摩擦,在第一轴体1521的两端套设轴承180,使该轴承180安装在第一轴孔1512内。可选地,该轴承180可以是圆锥滚子轴承180,也可以选择推力球轴承180。
所述第二轴座153与所述第一传动部130连接,例如,当第一传动部130是丝杠131与螺母132的结构时,第二轴座153与丝杠固定座135连接,同时,第二轴座153与丝杆对应的位置开设通孔1611,避免丝杠131转动时与第二轴座153发生干涉。当然,当第一传动部130是皮带传动方式时,第二轴座153与皮带的从动轮固定座连接。
第二轴座153具有第二U形开口1531,所述第二U形开口1531与所述第一U形开口1511相对设置,所述第二U形开口1531的两相对侧壁均开设有第二轴孔1532。
所述第二轴体1522穿设于两个所述第二轴孔1532。这样,以实现十字轴152相对第二轴座153转动。其中,十字轴152相对第二轴座153转动的旋转轴162线与十字轴152相对第一轴座151转动的旋转轴162线垂直。
可以理解的是,为了使十字轴152相对第二轴座153转动更加顺畅,减少二者之间的转动摩擦,在第二轴体1522的两端套设轴承180,使该轴承180安装在第二轴孔1532内。可选地,该轴承180可以是圆锥滚子轴承180,也可以选择推力球轴承180。
需要说明的是,上述第一铰接件150和第二铰接件160的结构,构成足部170的踝关节,通过十字轴152、第一轴座151和第二轴座153的配合,以及转轴162与第三轴座161的配合,相对现有技术中将驱动电机和传动件安装在踝关节处更加节省空间,保证机器人狭小的设计空间,可使第二传动部140的连杆141和杆端轴承142与第二铰接件160的相对运动范围更大。
结合图12至图14所示,进一步地,在第一轴座151的一侧设置有第一角度传感器155,在第二轴座153的一侧设置有第二角度传感器156,这样,通过第一角度传感器155和第二角度传感器156能够检测到第一铰接件150输出的转速和角度,便于对驱动部120的控制调节,避免该处转速和角度超过预设阈值发生摔倒。
再结合图15所示,更进一步地,第一轴体1521与轴承180通过螺栓157固定连接在第一轴座151上,第二轴体1522与轴承180通过螺栓157固定连接在第二轴座153上。第一角度传感器155和第二角度传感器156为磁性角度传感器,通过在螺栓157的螺帽上开孔,在开孔内设置磁石1561。这样,当第一轴体1521或第二轴体1522转动时,磁石1561也随之转动,通过检测磁场的变化,进而得到第一铰接件150输出的转速和角度。
在本申请的一个具体实施方式中,当足部170需要向足前方向的自由度时,即踝关节前方向运动,通过将两个电机同时驱动丝杠131转动,使两个第二固定座134沿丝杠131直线移动,通过连杆141和杆端轴承142的传动,将运动传递到转轴162上,驱使足部170实现踝关节前方向的自由度。当电机不同时驱动,使第二固定座134在相应的丝杠131上实现二者之间的差动时,通过将运动传动至十字轴152,实现踝关节侧方向的自由度。
如图5所示,在本申请的一个实施方式中,可选地,所述足部170包括脚板171、减震件173和底板172。
其中,所述第一铰接件150和所述第二铰接件160设置于所述脚板171上,如第一轴座151和第一轴座151分别设置在脚板171上,可通过螺栓将第一轴座151和第一轴座151固定在脚板171上。本实施方式中,通过在脚板171上开设卡槽1711,在第三轴座161和第一轴座151上分别设置卡块154,第一轴座151的卡块154和第三轴座161的卡块154分别卡入卡槽1711,以将第一轴座151和第三轴座161固定。
进一步地,所述脚板171与所述底板172连接,且所述减震件173支撑于所述脚板171与所述底板172之间。具体地,减震件173为多个减震弹片,减震弹片为弧形弹片,弧形弹片支撑于脚板171与底板172之间。当然,减震件173还可以是多个支撑在脚板171与底板172之间的柱形弹簧。本实施方式中,通过减震件173的设计,减小机器人运动时的振动,减小驱动部120的峰值扭矩,如减小电机的峰值扭矩。
在上述任一实施方式中,进一步地,在足部170上设置有压力传感器174,压力传感器174与机器人的控制系统连接,可以将足部170受到的压力值实时反馈该控制系统,以使控制系统控制驱动部120的启停或者转速。
结合图16和图17所示,更进一步地,压力传感器174设置有四个,在底板172上对应压力传感器的位置设置凸起1721,将压力传感器贴设在脚板171上,并与凸起1721对应设置,同时,脚板171与底板172之间形成有间隙。通过四个压力传感器174的布置,当足部170上施加的压力使凸起1721与压力传感器174接触时,获得腿部结构100的受力情况,这样,可针对不同的地面做出不同的踝关节运动。
需要说明的是,本实施例中,凸起1721呈圆柱形,当然,在其他实施例中,凸起1721还可以呈方柱形或凸台状。
本申请的实施例还提供了一种机器人,所述机器人包括上述任一实施例中所述的腿部结构100。
进一步地,该机器人为人形机器人。
本实施例中的机器人具有上述任一实施例中的所述腿部结构100,因此,具有上述腿部结构100的全部有益效果,在此就不一一赘述。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述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申请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申请的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本申请的限制,本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种腿部结构,其特征在于,所述腿部结构包括:
小腿部;
驱动部,设置于所述小腿部,且靠近所述小腿部上方的膝关节;
足部,设置有第一铰接件和第二铰接件;
第一传动部,所述第一传动部与所述驱动部连接,且与所述第一铰接件连接;
第二传动部,所述第二传动部与所述第一传动部连接,且与所述第二铰接件连接,用于将所述第一传动部的运动传递至所述足部以使所述足部运动。
2.根据权利要求1所述的腿部结构,其特征在于,所述驱动部、所述第一传动部和所述第二传动部均设置有两个;
其中,两个所述驱动部对称设置于所述小腿部上,一个所述第一传动部、一个所述第二传动部均与一个所述驱动部位于同一侧,另一个所述第一传动部、另一个所述第二传动部均与另一个所述驱动部位于同一侧。
3.根据权利要求2所述的腿部结构,其特征在于,所述小腿部包括第一支架和第二支架,所述第一支架与所述第二支架沿竖直方向连接,且所述第一支架位于所述第二支架的上方,两个所述驱动部对称设置于所述第一支架;两个所述第一传动部对称设置于所述第二支架且分别与所述第二支架滑动连接,两个所述第二传动部对称设置于所述第二支架。
4.根据权利要求3所述的腿部结构,其特征在于,所述第一传动部包括丝杠、螺母、第一固定座和第二固定座,所述第一固定座分别与所述第一支架和所述第二支架连接,所述螺母设置于所述第二固定座内且套设于所述丝杠上;
所述丝杠穿设于所述第二固定座和所述第一固定座,且所述丝杠的一端与所述驱动部的输出端连接,另一端与所述第一铰接件转动连接;
所述第二传动部与所述第二固定座连接,且所述第二固定座相对所述第二支架滑动连接。
5.根据权利要求4所述的腿部结构,其特征在于,所述第二固定座包括座体和连接板,所述座体设置有安装所述螺母的安装腔,且所述座体的外部与所述连接板连接,所述第二传动部与所述连接板连接;
所述第二支架上设置有导轨,所述连接板上设置有与所述导轨滑动连接的滑块。
6.根据权利要求5所述的腿部结构,其特征在于,所述导轨的两端分别设置有限位块,所述限位块用于限制所述滑块从所述导轨上脱离。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的腿部结构,其特征在于,所述第二传动部包括连杆和两个杆端轴承,所述连杆的一端通过一个所述杆端轴承与所述第一传动部连接,另一端通过另一个所述杆端轴承与所述第二铰接件连接。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的腿部结构,其特征在于,所述第一铰接件包括第一轴座、十字轴和第二轴座;
所述第一轴座固定于所述足部上,且具有第一U形开口,所述第一U形开口的两相对侧壁均开设有第一轴孔;
所述第二轴座与所述第一传动部连接,且具有第二U形开口,所述第二U形开口与所述第一U形开口相对设置,所述第二U形开口的两相对侧壁均开设有第二轴孔;
所述十字轴包括正交设置的第一轴体和第二轴体,所述第一轴体穿设于两个所述第一轴孔,所述第二轴体穿设于两个所述第二轴孔。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的腿部结构,其特征在于,所述第二铰接件包括第三轴座和转轴,第三轴座固定于所述足部上,所述转轴转动地设置于所述第三轴座上,且所述转轴的端部与所述第二传动部连接。
10.一种机器人,其特征在于,包括有如权利要求1至9中任一项所述的腿部结构。
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