[发明专利]一种四足机器人单腿机构

说明书

一种四足机器人单腿机构，它涉及机器人创新应用领域。本发明为解决现有四足机器人腿部机构关节质量大、运动范围小、驱动能力不足的问题。一种四足机器人单腿机构包括髋关节机构、股关节机构、大腿、膝关节机构和小腿，髋关节机构的上端与机身连接，髋关节机构的下端与上端通过髋关节驱动组件和髋关节传动机构实现相对转动，股关节机构设置在髋关节机构的下端，大腿的上端与股关节轴连接，股关节轴通过股关节驱动组件和股关节传动机构实现转动，大腿的下端通过膝关节轴与小腿的上端连接，膝关节轴通过膝关节驱动组件和跨轴传动机构实现转动，小腿的下端设有三维传感器。本发明用于四足机器人。

技术领域

本发明涉及机器人创新应用领域，具体涉及一种四足机器人单腿机构。

背景技术

四足机器人采用仿生设计方法，利用四条仿生腿的交替运动实现行走，是未来机器人领域的重要发展方向，在行星探测、救援运输、核能维修等方面具有的广阔的应用前景。单腿系统机构对于四足机器人的运动能力具有重要影响。

传统的四足机器人腿部机构面临着关节质量大、运动范围小、驱动能力不足等问题，严重制约了四足机器人的行走能力和工程化运用。腿部机构的灵活性和反应的快速性是评价单腿系统性能的重要指标，同时为适应复杂地貌和恶劣环境，四足机器人单腿系统关节必须拥有大的活动空间和输出转矩，以及实时测量反馈装置。而现有的四足机器人腿部机构均不具备以上功能。

发明内容

本发明为了解决现有四足机器人腿部机构关节质量大、运动范围小、驱动能力不足的问题，进而提出一种四足机器人单腿机构。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种四足机器人单腿机构包括髋关节机构、股关节机构、大腿、膝关节机构和小腿，髋关节机构的上端与机身连接，髋关节机构包括髋关节驱动组件和髋关节传动机构，髋关节机构的下端与上端通过髋关节驱动组件和髋关节传动机构实现相对转动，股关节机构设置在髋关节机构的下端，股关节机构包括股关节轴、股关节驱动组件和股关节传动机构，大腿的上端与股关节轴连接，股关节轴通过股关节驱动组件和股关节传动机构实现转动，膝关节机构包括膝关节轴、膝关节驱动组件和跨轴传动机构，大腿的下端通过膝关节轴与小腿的上端连接，膝关节轴通过膝关节驱动组件和跨轴传动机构实现转动，小腿的下端设有三维传感器，股关节驱动组件和膝关节驱动组件均设置在髋关节机构中。

本发明与现有技术相比包含的有益效果是：

1、本发明提供了一套能够提供高载荷、大范围运动、轻质、动力学参数(关节转速、足端力)易于精确测量、能够实行三自由度运动的机器人腿部机构；

2、本发明通过将驱动部件(电动机、减速器)的安装位置上移，降低腿部的重量和转动惯量，增大关节的活动范围和输出力矩；

3、本发明利用同步带(轮)的跨轴传动机构，使髋关节的动力输出在不产生运动干涉的情况下传递到膝关节，传动比准确，效率高；

4、本发明利用腿骨自身螺栓连接结构实现同步带的预紧调节，避免外加预紧轮，简化机构，增加其可靠性；

5、本发明中腿骨采用中空结构，减轻机构重量，并且可以用来布线。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中髋关节机构的结构示意图；

图3是图2的后侧示意图；

图4是本发明中髋关节机构上端的主视图；

图5是图4的俯视图；

图6是本发明中髋关节机构下端的俯视图；

图7是图6中去掉上壳9后其余构件的结构示意图；

图8是图6的仰视图；