[发明专利]混合式机械腿机构和双足机器人

说明书

本发明涉及一种混合式机械腿机构，包括脚板、踝关节、小腿、膝关节、大腿、髋关节和躯干；所述脚板用于为机械腿提供一姿态和位置不变平台；所述踝关节用于连接所述脚板和小腿，所述膝关节用于连接所述小腿和所述大腿，所述髋关节用于连接所述大腿和所述躯干，所述踝关节采用并联型关节结构，所述小腿安装有用于驱动所述踝关节的第一电推杆和第二电推杆，所述第一电推杆和第二电推杆并联连接，所述髋关节采用十字形一体化关节的驱动形式。本发明提供的混合式机械腿机构，结构更为紧凑，提高小腿和大腿摆动的响应速度。

技术领域

本发明属于双足机器人结构设计领域，主要涉及一种紧凑型串并联混合式机械腿机构。本发明还涉及一种双足机器人。

背景技术

传统的仿人机器人腿部关节的驱动方式为电机、同步带加谐波减速器，传动环节较多，降低了系统的整体效率，另外，同步带与传动轴之间采用顶丝固定的连接方式，虽然这种形式的连接方式在工业机器人的应用中展现出了良好的可靠性，但是在双足机器人这类周期性冲击负载的条件下，其可靠性无法满足要求，需要经常性的维护以确保关节连接不会松动。

此外，机器人腿部机构通常采用串联型关节结构，各个电机可以独立控制各个关节，但是串联型关节的踝关节处需要将一个驱动电机和减速器，安装于机器人的脚板处，导致机器人会存在一个重量较大的脚板，影响机器人动态响应能力；并联型关节结构虽然可以将踝关节处的电机安置在小腿部位，以此减轻脚板的重量，提高机械腿末端的响应能力，然而，机械腿的髋关节部位难以形成标准的球型关节，导致并联型关节结构的仿人机器人控制较为复杂。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种关节轻量化以及具有较高响应速度的混合式机械腿机构。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种混合式机械腿机构，包括脚板、踝关节、小腿、膝关节、大腿、髋关节和躯干；所述脚板，用于为机械腿提供一姿态和位置不变平台；所述踝关节用于连接所述脚板和小腿，所述膝关节用于连接所述小腿和所述大腿，所述髋关节用于连接所述大腿和所述躯干，所述踝关节采用并联型关节结构，所述小腿安装有用于驱动所述踝关节的第一电推杆和第二电推杆，所述第一电推杆和第二电推杆并联连接。

优选的，所述第一电推杆和第二电推杆的一端与所述小腿固定连接，另一端通过球型连接器与所述踝关节连接。

优选的，所述踝关节为万向节，所述万向节的一端与所述脚板固定连接，另一端与所述小腿固定连接。

优选的，所述膝关节为单自由度关节，所述单自由度关节的一端与所述大腿连接，所述单自由度关节的另一端与所述小腿连接。

优选的，所述膝关节采用一体化关节的驱动方式，实现所述膝关节的单自由度的俯仰运动。

优选的，所述髋关节为球型关节结构，连接所述躯干和所述大腿。

优选的，所述髋关节包括十字型一体化关节，其中一体化关节的一端与所述躯干相连。

优选的，所述一体化关节包括电机和减速器，所述电机和所述减速器通过法兰固定。

优选的，所述大腿处安装有驱动板卡，所述驱动板卡用于驱动控制所述踝关节，所述膝关节和所述髋关节。

本发明还提供了一种双足机器人，包括如上所述的混合式机械腿机构。