CN220974390U - 四足机器人的腿部机构以及四足机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及四足机器人的腿部机构以及四足机器人，腿部机构包括大腿腿节、小腿腿节、足节、联动件及足节驱动件，大腿腿节与四足机器人的机身转动连接，大腿腿节与四足机器人的第一驱动件传动配合。小腿腿节与大腿腿节转动连接，足节与小腿腿节转动连接。联动件与第二驱动件传动配合且与小腿腿节转动连接。腿部机构还包括卡合结构，卡合结构形成在小腿腿节和足节之间，足节驱动件驱动足节转动至卡合结构进入卡合时，卡合结构限制足节的转动，地面施加给足节的支撑力可传递至小腿腿节，以分担地面施加的向上的支撑力，使得足节驱动件无需提供较大的旋转力矩即可使得腿部机构正常着地，在一定程度上降低对足节驱动件的旋转力矩的要求。

Description

四足机器人的腿部机构以及四足机器人

技术领域

本实用新型实施例涉及四足机器人技术领域，尤其涉及一种四足机器人的腿部机构以及四足机器人。

背景技术

随着人工智能技术的发展，机器人的应用领域逐渐扩大，人们对于机器人的功能需求也越来越高。移动机器人可以分为轮式机器人、履带式机器人和足式机器人，而足式机器人又分为四足机器人和双足机器人，由于双足机器人的技术难度极高，对地面的适应性差，四足机器人凭借对复杂环境的强适应性，目前已经成为移动机器人研究的热点。

当前市场上，四足机器人的前腿结构由大腿和小腿构成，大腿和小腿分别进行前后转动，完成足端的移动。四足机器人大多是仿生犬类的，而犬类除了有大腿和小腿外，其足端也可以独立的前后转动，完成特定的功能，例如：开门时握压门把手、按电梯、按开关等特定功能，通常会在足端的顶端或者小腿的底端上设置电机驱动足端独立进行转动，以完成相应的特定动作。

然而，四足机器人的移动需要四肢高频率的摆动，而足端位于摆动的末端，为了提高摆动频率，需要减少旋转惯量，即减少足端的重量，把单条腿的重心转移到前腿的上端，但足端又需要承受整个机体的重量，所以对足端电机的旋转力矩要求很大，这与减少足端重量的需求相冲突。

实用新型内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种四足机器人的腿部机构以及四足机器人。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种四足机器人的腿部机构，包括大腿腿节、小腿腿节、足节、联动件以及足节驱动件；

所述大腿腿节的一端与所述四足机器人的机身转动连接，所述大腿腿节与所述四足机器人的第一驱动件传动配合；所述小腿腿节的一端与所述大腿腿节的另一端转动连接；所述足节与所述小腿腿节的另一端转动连接；所述联动件的一端与所述四足机器人的第二驱动件传动配合且所述联动件的另一端与所述小腿腿节转动连接；所述足节驱动件与所述足节传动配合，以驱动所述足节转动；

所述腿部机构还包括卡合结构，所述卡合结构形成在所述小腿腿节和所述足节之间，所述足节驱动件驱动足节转动至所述卡合结构进入卡合时，使得所述卡合结构限制所述足节的转动。

在一些实施例中，所述卡合结构包括第一限位结构以及与所述第一限位结构配合的第二限位结构，所述第一限位结构设置在所述小腿腿节上，所述第二限位结构设置在所述足节上。

在一些实施例中，所述第一限位结构和所述第二限位结构中的一者为限位凸块，所述第一限位结构和所述第二限位结构中的另一者为可供所述限位凸块插入的限位凹槽。

在一些实施例中，所述限位凸块为沿所述足节的转动方向延伸的弧形限位凸块，所述限位凹槽为与所述弧形限位凸块的外轮廓相适配的弧形限位凹槽。

在一些实施例中，所述四足机器人的腿部机构还包括缓冲传动机构；

所述缓冲传动机构分别与所述足节驱动件和所述足节传动配合，以使所述足节驱动件驱动所述缓冲传动机构转动，以带动所述足节转动。

在一些实施例中，所述缓冲传动机构包括传动轴以及弹性扭力件；

所述传动轴与所述足节驱动件传动配合，所述弹性扭力件套设在所述传动轴上，且所述弹性扭力件的一端与所述传动轴连接，所述弹性扭力件的另一端与所述足节连接。

在一些实施例中，所述小腿腿节的另一端设置有第一通孔，所述传动轴的至少部分和所述足节的至少部分位于所述第一通孔内；所述足节和所述第一通孔的内壁之间设置有第一轴承；

和/或，所述弹性扭力件为扭簧。

在一些实施例中，所述足节驱动件为舵机或电机；

和/或，所述第一驱动件和所述第二驱动件均为电机。

在一些实施例中，所述大腿腿节包括靠近所述四足机器人的头部设置的前外壳和远离所述四足机器人的头部设置的后外壳；

所述前外壳和所述后外壳连接，所述小腿腿节的一端位于所述前外壳和所述后外壳之间且相对于所述前外壳和所述后外壳转动。

在一些实施例中，所述前外壳上设置有第一连接孔，所述后外壳上与所述第一连接孔对应的位置设置有第二连接孔，所述前外壳和所述后外壳通过穿设在所述第一连接孔和所述第二连接孔之间的紧固件连接；

所述小腿腿节的一端具有可供所述紧固件穿过且与所述紧固件可转动配合的第二通孔。

在一些实施例中，所述第二通孔内设置有至少两个套筒，所述至少两个套筒沿所述紧固件的穿设方向依次布置，所述紧固件依次穿过各所述套筒。

在一些实施例中，所述前外壳的靠近所述小腿腿节的一端设置有第一沉槽，所述第一沉槽内设置有第二轴承，且所述第二轴承与所述小腿腿节配合；

和/或，所述后外壳的靠近所述小腿腿节的一面设置有第二沉槽，所述第二沉槽内设置有第三轴承，且所述第三轴承与所述小腿腿节配合。

在一些实施例中，所述联动件为连杆；

和/或，所述联动件的一端设置有法兰结构，所述法兰结构与所述第二驱动件传动配合，且所述联动件的一端与所述法兰结构偏心设置。

在一些实施例中，所述腿部机构移动时，所述大腿腿节的中心轴与所述小腿腿节的中心轴之间的第一角度为30°-150°；

和/或，所述腿部机构移动时，所述小腿腿节的中心轴与所述足节的中心轴之间的第二角度为150°-250°。

在一些实施例中，所述腿部机构为所述四足机器人的前腿。

第二方面，本实用新型实施例提供一种四足机器人，包括四足机器人的腿部机构。

本实用新型实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本实用新型实施例提供了一种四足机器人的腿部机构以及四足机器人，通过设置该腿部机构包括大腿腿节、小腿腿节、足节、联动件以及足节驱动件，设置大腿腿节的一端与四足机器人的机身转动连接，大腿腿节与四足机器人的第一驱动件传动配合，将小腿腿节的一端可转动地连接在大腿腿节的另一端，将足节可转动地连接在小腿腿节的另一端，从而使得第一驱动件驱动大腿腿节转动时带动小腿腿节和足节转动；将联动件的一端用于与四足机器人的第二驱动件传动配合且联动件的另一端与小腿腿节可转动连接；足节驱动件与足节传动配合，以驱动足节转动，从而使得足节驱动件可以驱动足节转动以完成特定动作。与此同时，通过在小腿腿节和足节之间设置卡合结构，足节驱动见驱动足节转动至卡合结构进入卡合时，卡合结构限制足节转动，此时地面施加给足节的支撑力可以传递至小腿腿节，这样可以通过小腿腿节分担地面施加给足节的向上的支撑力，从而使得足节无需承担地面施加的全部支撑力，继而使得足节驱动件无需提供较大的旋转力矩即可实现腿部机构的着地，因此可以在一定程度上降低对足节驱动件的旋转力矩的要求。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型实施例的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型实施例的原理。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所述四足机器人的腿部机构的结构示意图一；

图2为本实用新型实施例所述腿结构的结构示意图二；

图3为本实用新型实施例所述四足机器人的腿部机构去除前外壳的结构示意图；

图4为图2沿A-A的剖面图；

图5为图2沿B-B的剖面图；

图6为本实用新型实施例所述四足机器人的腿部机构的小腿腿节和足节的局部爆炸图。

其中，1、大腿腿节；11、前外壳；111、第一连接孔；112、第一沉槽；113、第二轴承；12、后外壳；121、第二连接孔；122、第二沉槽；123、第三轴承；13、紧固件；14、销轴；15、螺钉；2、小腿腿节；21、第一通孔；22、第一轴承；23、第二通孔；24、套筒；3、足节；4、联动件；5、足节驱动件；6、第一限位结构；61、限位凸块；62、卡合结构；7、第二限位结构；71、限位凹槽；8、缓冲传动机构；81、传动轴；82、弹性扭力件；9、法兰结构。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型实施例的上述目的、特征和优点，下面将对本实用新型实施例的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型实施例，但本实用新型实施例还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

参照图1至图6所示，本实施例提供一种四足机器人的腿部机构，包括大腿腿节1、小腿腿节2、足节3、联动件4以及足节驱动件5。

大腿腿节1的一端与四足机器人的机身转动连接，大腿腿节1与四足机器人的第一驱动件传动配合。小腿腿节2的一端与大腿腿节1的另一端转动连接。足节3与小腿腿节2的另一端转动连接。联动件4的一端与四足机器人的第二驱动件传动配合且联动件4的另一端与小腿腿节2转动连接。足节驱动件5与足节3传动配合，以驱动足节3转动。

腿部机构还包括卡合结构62，卡合结构62形成在小腿腿节2和足节3之间，足节驱动件5驱动足节3转动至卡合结构62进入卡合时，使得卡合结构62限制足节3的转动。

具体实现时，大腿腿节1的一端与机身可转动连接且与第一驱动件传动配合，使得第一驱动件可以驱动大腿腿节1绕第一驱动件的输出轴转动。小腿腿节2的一端与大腿腿节1的另一端可转动连接，足节3的一端与小腿腿节2的另一端可转动连接，且联动件4的一端与第二驱动件传动配合，联动件4的另一端与小腿腿节2可转动连接，从而使得大腿腿节1、小腿腿节2、足节3和联动件4可以共同构成连杆机构，使得大腿腿节1在第一驱动件的驱动下转动以及联动件4在第二驱动件的驱动下转动时共同联动连杆机构，从而带动小腿腿节2和足节3运动，使得四足机器人的腿部机构可以实现仿生移动。

也就是说，整个腿部机构实现运动的动力源来自于四足机器人的第一驱动件和第二驱动件输出的动力，第一驱动件用于驱动大腿腿节1转动从而带动小腿腿节2转动，第二驱动件用于驱动联动件4转动从而带动小腿腿节2转动，使得小腿腿节2在联动件4的驱动下实现运动的运动方向与大腿腿节1在第一驱动件的驱动下带动小腿腿节2实现运动的运动方向不同，继而使得小腿腿节2具有两个运动方向，从而使得小腿腿节2最终可以带动足节3运动时，足节3也具有两个运动方向，比如上下运动或者左右运动，进而最终使得足节3可以完成仿生移动，以提升腿部机构的运动灵活性和稳定性。

需要说明的是，本实施例不限制大腿腿节1、小腿腿节2以及足节3的运动方向。

进一步地，足节驱动件5与足节3传动配合，从而可以驱动足节3转动以完成诸如按压电梯等特定动作。当四足机器人着地时，此时足节驱动件5则可以驱动足节3转动至卡合结构进入卡合时，使得卡合结构62限制足节3的转动。

在此情况下，小腿腿节2和足节3通过卡合结构62的锁合，因此地面施加给足节3的向上的支撑力则可以传递至小腿腿节2，使得小腿腿节2可以分担该向上的支撑力，从而使得足节3无需承担地面施加的全部支撑力，继而使得足节驱动件5无需提供较大的旋转力矩即可实现腿部机构与地面的接触，即实现腿部机构的正常着地，因此可以在一定程度上降低对足节驱动件5的旋转力矩的要求。

需要说明的是，本实施例中，整个腿部机构实现仿生移动的动力源来自于第一驱动件和第二驱动件，即通过第一驱动件驱动大腿腿节1转动以及第二驱动件驱动联动件4转动进而联动小腿腿节2和足节3动作以进行仿生行走，而足节驱动件5输出的动力用于供足节3独立进行转动以完成特定的动作，或者在腿部机构需要着地时驱动足节3转动至使得卡合结构进入卡合时，以限制足节3转动。

示例性的，参照图2所示，第二转动连接点S2位于第一转动连接点S1的右侧或右上侧，或者第二转动连接点S2位于第一转动连接点S1的左侧或左下侧，只要使得联动件4与小腿腿节2的转动配合不会与大腿腿节1与小腿腿节2的转动配合造成影响或者干涉即可。

示例性的，第一驱动件和第二驱动件具体可以为驱动电机，或者在其他实现方式中，第一驱动件和第二驱动件具体也可以为舵机。

本实施例提供的四足机器人的腿部机构以及四足机器人，通过设置该腿部机构包括大腿腿节1、小腿腿节2、足节3、联动件4以及足节驱动件5，将大腿腿节1的一端与四足机器人的机身转动连接，大腿腿节1与四足机器人的第一驱动件传动配合，小腿腿节2的一端与大腿腿节1的另一端转动连接，足节3与小腿腿节2的另一端转动连接，联动件4的一端与四足机器人的第二驱动件传动配合且联动件4的另一端与小腿腿节2转动连接，所述足节驱动件5与足节3传动配合，以驱动所述足节3转动，以使得足节3可以完成特定动作。

与此同时，当腿部机构着地时，此时可以通过足节驱动件5驱动足节3转动至卡合结构62进入卡合状态，使得卡合结构62限制足节3的转动。在此情况下，小腿腿节2和足节3通过卡合结构锁合，因此地面施加给足节3的向上的支撑力则可以传递至小腿腿节2，使得小腿腿节2可以分担该向上的支撑力，从而使得足节3无需承担地面施加的全部支撑力，继而使得足节驱动件5无需提供较大的旋转力矩即可实现腿部机构与地面的接触，即实现腿部机构的着地，因此可以在一定程度上降低对足节驱动件5的旋转力矩的要求。

在一些实施例中，卡合结构62包括第一限位结构6以及与第一限位结构6配合的第二限位结构7，第一限位结构6设置在小腿腿节2上，第二限位结构7设置在足节3上。

具体的，足节驱动件5与足节3传动配合，从而可以驱动足节3转动以完成诸如按压电梯等特定动作。当四足机器人的腿部机构与地面接触、着地或者站立支撑时，此时足节驱动件5则可以驱动足节3转动至使得小腿腿节2上的第一限位结构6和足节3上的第二限位结构7锁合，此时足节驱动件5无法驱动足节3进行转动，从而实现对足节3的锁止。

在此情况下，小腿腿节2和足节3通过第一限位结构6和第二限位结构7的锁合，因此地面施加给足节3的向上的支撑力则可以传递至小腿腿节2，使得小腿腿节2可以分担该向上的支撑力，从而使得足节3无需承担地面施加的全部支撑力，继而使得足节驱动件5无需提供较大的旋转力矩即可实现腿部机构的着地，因此可以在一定程度上降低对足节驱动件5的旋转力矩的要求。

参照图6所示，在一些实施例中，第一限位结构6和第二限位结构7中的一者为限位凸块61，第一限位结构6和第二限位结构7中的另一者为可供限位凸块61插入的限位凹槽71。

也就是说，当腿部机构着地时，此时足节驱动件5驱动足节3转动，使得限位凸块61插入至限位凹槽71内从而限制足节3相对于小腿腿节2进行转动，此时实现足节3和小腿腿节2之间的连接，地面施加给足节3的向上的支撑力则可以传递至小腿腿节2，使得小腿腿节2可以分担该向上的支撑力，从而使得足节3无需承担地面施加的全部支撑力，继而使得足节驱动件5无需提供较大的旋转力矩即可实现腿部机构的着地，因此可以在一定程度上降低对足节驱动件5的旋转力矩的要求。

示例性的，参照图6所示，限位凸块61具体可以为沿足节3的转动方向延伸的弧形限位凸块，限位凹槽71为与弧形限位凸块61的外轮廓相适配的弧形限位凹槽，从而有利于足节3在足节驱动件5的驱动作用下进行转动的过程中，使得弧形限位凸块顺畅插入至弧形限位凹槽内，以配合确保二者之间的可靠锁合，以此可以提升足节3和小腿腿节2的连接可靠性，以便于将地面施加给足节3的向上的支撑力可靠地传递至小腿腿节2，由此小腿腿节2分担足节3承受的向上的支撑力，减轻足节3对四足机器人整体的承重压力。

示例性的，也可以设置限位凸块61为矩形凸块，限位凹槽71可以为与矩形凸块适配的矩形凹槽。具体的限位凸块61和限位凹槽71的形状轮廓可以根据实际需要设定，本实施例对此不做具体限定。

此外，参照图6所示，在本实施例中的一种具体实现方式中，第一限位结构6具体为限位凸块61，即小腿腿节2上设置有限位凸块61。具体的，限位凸块61可以与小腿腿节2一体成型设置，以节省制作工序且可以提升整体结构强度。相应地，第二限位结构7为限位凹槽71，即足节3上设置有限位凹槽71，限位凹槽71可以为足节3的部分表面向下凹陷形成的。

或者，在本实施例的其他实现方式中，也可以在小腿腿节2上设置限位凹槽71，并在足节3上设置限位凸块61。

参照图5所示，在一些实施例中，四足机器人的腿部机构还包括缓冲传动机构8。缓冲传动机构8分别与足节驱动件5和足节3传动配合，以使足节驱动件5驱动缓冲传动机构8转动时带动足节3转动。

也就是说，足节驱动件5具体可以通过缓冲传动机构8带动足节3转动，从而使得在腿部机构与地面接触或着地时，当第一限位结构6和第二限位结构7锁合时，由于缓冲传动机构8具有一定的缓冲作用，因此地面施加给足节3的向上的支撑力不易传递至足节驱动件5，使得足节驱动件5不需要具有很大的旋转力矩即可实现腿部机构与地面接触或着地。

参照图5所示，在一些实施例中，缓冲传动机构8包括传动轴81以及弹性扭力件82。传动轴81与足节驱动件5传动配合，弹性扭力件82套设在传动轴81上，且弹性扭力件82的一端与传动轴81连接，弹性扭力件82的另一端与足节3连接。

具体实现时，当需要驱动足节3进行独立转动以完成特定动作或者使得第一限位结构6与第二限位结构7锁合时，此时足节驱动件5驱动传动轴81转动，从而带动弹性扭力件82转动进而带动与弹性扭力件82连接的足节3转动。

示例性的，弹性扭力件82可以为扭簧，扭簧套设在传动轴81上且扭簧的两端分别与传动轴81和足节3连接，因此在传动轴81转动时可以通过扭簧带动足节3转动。当足节3转动至第一限位结构6和第二限位结构7锁合时，此时由于扭簧具有一定的缓冲作用，因此地面施加给足节3的向上的支撑力不易传递至足节驱动件5上，使得足节驱动件5不需要具有很大的旋转力矩即可实现腿部机构的着地。

在一些实施例中，足节驱动件5具体可以设置在小腿腿节2上或者可以设置在足节3上。具体的，足节驱动件5可以为舵机，舵机相比于常用的电机而言，其重量较轻。而且，第一限位结构6和第二限位结构7组成的卡合结构，有效减小足节驱动件5的旋转力矩，因此足节驱动件5的设置并不会明显增大足节3或者小腿腿节2的重量，即不会增大足节3和小腿腿节2进行转动时的旋转惯量，有利于确保足节3和小腿腿节2在第一驱动件和第二驱动件的驱动下进行转动的摆动频率，以确保腿部机构进行仿生移动的灵活性。

或者，在其他实现方式中，足节驱动件5也可以为电机，当足节驱动件5为电机时，电机与卡合结构62共同作用，可以起到缓冲的效果，以减小腿部机构落地时的冲击力。

参照图5所示，在一些实施例中，小腿腿节2的另一端设置有第一通孔21，传动轴81的至少部分和足节3的部分位于第一通孔21内。足节3和第一通孔21的内壁之间设置有第一轴承22。

具体实现时，足节驱动件5和足节3可以分设在小腿腿节2的相对两侧，此时为了实现足节驱动件5与足节3的传动配合，可以在小腿腿节2上设置第一通孔21，使得传动轴81位于第一通孔21且分别与足节驱动件5和足节3传动配合，以在足节驱动件5的驱动下带动足节3转动。

进一步地，足节3和第一通孔21的内壁之间可以设置第一轴承22，从而可以通过第一轴承22对足节3进行承托或者支撑。

参照图1至图4所示，在一些实施例中，大腿腿节1包括靠近四足机器人的头部设置的前外壳11和远离四足机器人的头部设置的后外壳12。

前外壳11和后外壳12连接，小腿腿节2的一端位于前外壳11和后外壳12之间且相对于前外壳11和后外壳转动。

需要说明的是，前外壳11和后外壳12连接，此时前外壳11和后外壳12可以形成为整体且相对固定，即当大腿腿节1转动时，此时整个前外壳11和后外壳12同步实现转动。

示例性的，前外壳11和后外壳12具体可以采用塑料制成，使得整个腿部机构的重量较轻，以便于实现轻量化设计。或者，前外壳11和后外壳12也可以采用合金制成，使得整个腿部机构的结构强度较高，以提高使用寿命。

参照图1至图4所示，在一些实施例中，前外壳11上设置有第一连接孔111，后外壳12上与第一连接孔111对应的位置设置有第二连接孔121，前外壳11和后外壳12通过穿设在第一连接孔111和第二连接孔121之间的紧固件13连接。

小腿腿节2的一端具有可供紧固件13穿过且与紧固件13可转动配合的第二通孔23。

具体实现时，第一连接孔111和第二连接孔121可以均为螺纹孔，紧固件13为与螺纹孔适配的螺纹紧固件，从而可以通过螺纹紧固件与螺纹孔的配合实现前外壳11和后外壳12之间的可靠连接。或者，在其他实现方式中，第一连接孔111和第二连接孔121可以为光孔，紧固件13为与光孔适配的紧固销。

另外，为了实现小腿腿节2与大腿腿节1的可转动连接或者铰接，当前外壳11与后外壳12通过紧固件13实现连接时，此时可以在小腿腿节2的一端设置可供紧固件13穿过的第二通孔23从而使得小腿腿节2与大腿腿节1之间通过第二通孔23和紧固件13的可转动配合实现铰接连接。

具体的，本实施例中，参照图4所示，紧固件13具体可以包括销轴14和螺钉15，销轴14穿设在第一连接孔111和第二连接孔121内，螺钉15与销轴14配合从而实现前外壳11和后外壳12的连接，且销轴14可以与小腿腿节2配合实现二者的铰接连接。

参照图1至图4所示，在一些实施例中，第二通孔23内设置有至少两个套筒24，至少两个套筒24沿紧固件13的穿设方向依次布置，紧固件13依次穿过各套筒24，此时可以通过套筒24与紧固件13之间可转动连接实现大腿腿节1与小腿腿节2的铰接。

参照图1至图4所示，在一些实施例中，前外壳11的靠近小腿腿节2的一端设置有第一沉槽112，第一沉槽112内设置有第二轴承113，且第二轴承113与小腿腿节2配合。后外壳12的靠近小腿腿节2的一端设置有第二沉槽122，第二沉槽122内设置有第三轴承123，且第三轴承123与小腿腿节2配合，从而可以通过第二轴承113和第三轴承123共同对紧固件13进行承托或者支撑，以便于确保小腿腿节2与紧固件13之间的可靠铰接。

示例性的，第二轴承113和第三轴承123可以为推力轴承，或者也可以为角接触轴承。

在一些实施例中，联动件4为连杆，或者联动件也可以为转轴。

进一步地，联动件4的一端设置有法兰结构9，法兰结构9与第二驱动件传动配合，且联动件4的一端与法兰结构9偏心设置，从而使得第二驱动件驱动法兰结构9绕第二驱动件的输出轴转动时可以带动联动件4进行往复摆动，继而使得联动件4摆动时带动小腿腿节2运动，使得小腿腿节2在联动件4的驱动下的运动方向与大腿腿节1在第一驱动件的驱动下带动小腿腿节2的运动方向不同，继而使得小腿腿节2的运动具有两个自由度或者两个运动方向或者姿态，从而使得小腿腿节2最终可以带动足节3可以在两个方向上的运动，比如上下运动或前后运动，进而最终使得足节3可以完成仿生移动，以提升腿部机构的运动灵活性和稳定性。

示例性的，法兰结构9具体可以为法兰盘，法兰盘可以与第二驱动件传动配合，法兰盘上可以设置凸出轴与联动件4的一端传动配合，以在法兰盘转动时带动联动件4往复摆动。

参照图1所示，在一些实施例中，大腿腿节1的中心轴L1与小腿腿节2的中心轴L2之间的第一角度α1为35°-145°，从而通过合理设置大腿腿节1的中心轴L1与小腿腿节2的中心轴L2之间的第一角度α1，以便于实现整个腿部机构的平稳仿生移动。

示例性的，大腿腿节1的中心轴L1与小腿腿节2的中心轴L2之间的第一角度α1可以为35°，或者可以为90°，或者也可以为145°。

参照图1所示，在一些实施例中，小腿腿节2的中心轴L1与足节3的中心轴L3之间的第二角度α2为155°-245°，从而通过合理设置小腿腿节2的中心轴L2与足节3的中心轴L3之间的第二角度α2，以便于实现整个腿部机构的平稳仿生移动。

示例性的，小腿腿节2的中心轴L2与足节3的中心轴L3之间的第二角度α2可以为155°，或者可以为200°，或者可以为245°。

此外，本实施例中的腿部机构具体可以为四足机器人的前腿。此外，本实施例中的四足机器人具体比如可以为仿生机器狗、仿生机器猫等四肢动物。

实施例二

参照图1至图6所示，本实施例还提供一种四足机器人，包括上述的四足机器人的腿部机构。

示例性的，本实施例的四足机器人可以包括两个腿部机构，两个腿部机构分设在机身的相对两侧。

本实施例的四足机器人，通过设置该腿部机构包括大腿腿节、小腿腿节、足节、联动件以及足节驱动件，将大腿腿节的一端设置与四足机器人的机身上转动连接，大腿腿节与四足机器人的第一驱动件传动配合，将小腿腿节的一端可转动地连接在大腿腿节的另一端，将足节可转动地连接在小腿腿节的另一端，从而使得第一驱动件驱动大腿腿节转动时可以带动小腿腿节和足节转动。将联动件的一端用于与四足机器人的第二驱动件传动配合且联动件的另一端与小腿腿节可转动连接。足节驱动件与足节传动配合，以驱动足节转动，从而使得足节驱动件可以驱动足节转动以完成特定动作。

与此同时，通过在小腿腿节和足节之间设置卡合结构，足节驱动见驱动足节转动至卡合结构进入卡合时，卡合结构限制足节转动，此时地面施加给足节的支撑力可以传递至小腿腿节，这样可以通过小腿腿节分担地面施加给足节的向上的支撑力，从而使得足节无需承担地面施加的全部支撑力，继而使得足节驱动件无需提供较大的旋转力矩即可实现腿部机构的着地，因此可以在一定程度上降低对足节驱动件的旋转力矩的要求。

本实施例中的四足机器人的腿部机构的其他具体结构和实现原理与实施例一提供的四足机器人的腿部机构的结构相同，并能带来相同或者类似的技术效果，在此不再一一赘述，具体可以参照实施例一的描述。

上述实施例中，四足机器人机身上与每个腿部机构连接的一侧还包含第三驱动件，用于驱动每个腿部机构的整体移动。上述实施例中的卡合结构还可以设置在四足机器人的后腿腿部机构。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本实用新型实施例的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型实施例。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型实施例将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所实用新型实施例的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (16)

1.一种四足机器人的腿部机构，其特征在于，包括大腿腿节(1)、小腿腿节(2)、足节(3)、联动件(4)以及足节驱动件(5)；

所述大腿腿节(1)的一端与所述四足机器人的机身转动连接，所述大腿腿节(1)与所述四足机器人的第一驱动件传动配合；所述小腿腿节(2)的一端与所述大腿腿节(1)的另一端转动连接；所述足节(3)与所述小腿腿节(2)的另一端转动连接；所述联动件(4)的一端与所述四足机器人的第二驱动件传动配合且所述联动件(4)的另一端与所述小腿腿节(2)转动连接；所述足节驱动件(5)与所述足节(3)传动配合，以驱动所述足节(3)转动；

所述腿部机构还包括卡合结构(62)，所述卡合结构(62)形成在所述小腿腿节(2)和所述足节(3)之间，所述足节驱动件(5)驱动足节(3)转动至所述卡合结构(62)进入卡合时，使得所述卡合结构(62)限制所述足节(3)的转动。

2.根据权利要求1所述的四足机器人的腿部机构，其特征在于，所述卡合结构(62)包括第一限位结构(6)以及与所述第一限位结构(6)配合的第二限位结构(7)，所述第一限位结构(6)设置在所述小腿腿节(2)上，所述第二限位结构(7)设置在所述足节(3)上。

3.根据权利要求2所述的四足机器人的腿部机构，其特征在于，所述第一限位结构(6)和所述第二限位结构(7)中的一者为限位凸块(61)，所述第一限位结构(6)和所述第二限位结构(7)中的另一者为供所述限位凸块(61)插入的限位凹槽(71)。

4.根据权利要求3所述的四足机器人的腿部机构，其特征在于，所述限位凸块(61)为沿所述足节(3)的转动方向延伸的弧形限位凸块，所述限位凹槽(71)为与所述弧形限位凸块(61)的外轮廓相适配的弧形限位凹槽。

5.根据权利要求1所述的四足机器人的腿部机构，其特征在于，所述四足机器人的腿部机构还包括缓冲传动机构(8)；

所述缓冲传动机构(8)分别与所述足节驱动件(5)和所述足节(3)传动配合，以使所述足节驱动件(5)驱动所述缓冲传动机构(8)转动，以带动所述足节(3)转动。

6.根据权利要求5所述的四足机器人的腿部机构，其特征在于，所述缓冲传动机构(8)包括传动轴(81)以及弹性扭力件(82)；

所述传动轴(81)与所述足节驱动件(5)传动配合，所述弹性扭力件(82)套设在所述传动轴(81)上，且所述弹性扭力件(82)的一端与所述传动轴(81)连接，所述弹性扭力件(82)的另一端与所述足节(3)连接。

7.根据权利要求6所述的四足机器人的腿部机构，其特征在于，所述小腿腿节(2)的另一端设置有第一通孔(21)，所述传动轴(81)的至少部分和所述足节(3)的至少部分位于所述第一通孔(21)内；所述足节(3)和所述第一通孔(21)的内壁之间设置有第一轴承(22)；

和/或，所述弹性扭力件(82)为扭簧。

8.根据权利要求1至7任一项所述的四足机器人的腿部机构，其特征在于，所述足节驱动件(5)为舵机或电机；

和/或，所述第一驱动件和所述第二驱动件均为电机。

9.根据权利要求1至7任一项所述的四足机器人的腿部机构，其特征在于，所述大腿腿节(1)包括靠近所述四足机器人的头部设置的前外壳(11)和远离所述四足机器人的头部设置的后外壳(12)；

所述前外壳(11)和所述后外壳(12)连接，所述小腿腿节(2)的一端位于所述前外壳(11)和所述后外壳(12)之间且相对于所述前外壳(11)和所述后外壳(12)转动。

10.根据权利要求9所述的四足机器人的腿部机构，其特征在于，所述前外壳(11)上设置有第一连接孔(111)，所述后外壳(12)上与所述第一连接孔(111)对应的位置设置有第二连接孔(121)，所述前外壳(11)和所述后外壳(12)通过穿设在所述第一连接孔(111)和所述第二连接孔(121)之间的紧固件(13)连接；

所述小腿腿节(2)的一端具有可供所述紧固件(13)穿过且与所述紧固件(13)转动配合的第二通孔(23)。

11.根据权利要求10所述的四足机器人的腿部机构，其特征在于，所述第二通孔(23)内设置有至少两个套筒(24)，所述至少两个套筒(24)沿所述紧固件(13)的穿设方向依次布置，所述紧固件(13)依次穿过各所述套筒(24)。

12.根据权利要求9所述的四足机器人的腿部机构，其特征在于，所述前外壳(11)的靠近所述小腿腿节(2)的一端设置有第一沉槽(112)，所述第一沉槽(112)内设置有第二轴承(113)，且所述第二轴承(113)与所述小腿腿节(2)配合；

和/或，所述后外壳(12)的靠近所述小腿腿节(2)的一端设置有第二沉槽(122)，所述第二沉槽(122)内设置有第三轴承(123)，且所述第三轴承(123)与所述小腿腿节(2)配合。

13.根据权利要求1至7任一项所述的四足机器人的腿部机构，其特征在于，所述联动件(4)为连杆；

和/或，所述联动件(4)的一端设置有法兰结构(9)，所述法兰结构(9)与所述第二驱动件传动配合，且所述联动件(4)的一端与所述法兰结构(9)偏心设置。

14.根据权利要求1至7任一项所述的四足机器人的腿部机构，其特征在于，所述腿部机构移动时，所述大腿腿节(1)的中心轴(L1)与所述小腿腿节(2)的中心轴(L2)之间的第一角度(α1)为35°-145°；

和/或，所述腿部机构移动时，所述小腿腿节(2)的中心轴(L2)与所述足节(3)的中心轴(L3)之间的第二角度(α2)为155°-245°。

15.根据权利要求1至7任一项所述的四足机器人的腿部机构，其特征在于，所述腿部机构为所述四足机器人的前腿。

16.一种四足机器人，其特征在于，包括如权利要求1至15任一项所述的四足机器人的腿部机构。