[发明专利]一种运动精确的抗冲击机器人腿部装置

说明书

本发明公开一种运动精确的抗冲击机器人腿部装置，包括膝关节结构、小腿结构和踝关节结构，膝关节结构包括第一电机、第一缓冲传动机构和第一关节机构，第一电机的下端连接有第一电机支架；第一缓冲传动机构包括第一空心蜗杆和第一缓冲弹簧组件；第一关节机构包括第一关节座和第一蜗轮，第一蜗轮通过轴销连接在第一关节座内，第一空心蜗杆的左右两侧设有第一连接支座，第一连接支座的上端与第一电机支架固连，第一连接支座的下端通过第一支撑轴与第一关节座转动连接；小腿结构包括第二电机、第三电机和两个腿侧板，踝关节结构设置在小腿结构的下端，该腿部装置设置有新型的膝关节结构和踝关节结构，传动结构简单新颖，缓冲效果好，创造性高。

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种运动精确的抗冲击机器人腿部装置。

背景技术

冲击问题，一直是研究机器人机械结构中不可避免的问题。机器人关节一般具有很多自由度，我们期望机器人的各个关节运动灵活并精确，但在关节加速运转或机器人与其它物体碰撞时，不可避免会产生冲击现象，如果没有特殊的装置对冲击力进行缓冲，一次摔倒带来的冲击力就可能使关节破坏。比较常见的解决方式是在传动装置中串联缓冲装置，缓冲装置是一个柔性机构，其工作原理是在受到力的作用时会发生变形，把冲击产生的瞬间高冲击力转换为缓慢释放低冲击力，从而起到保护作用。

但加入缓冲装置之后，不管是碰撞产生的不利冲击力，还是驱动加速度产生的有用驱动力，都会有一部分力作用在缓冲装置上，从而产生使其形变，这样会使得在加速驱动时的传动精度大大下降，对传动过程的控制变得困难。为了减小有用驱动力对缓冲装置产生的变形，提高传动过程的精确度，可以通过提高缓冲装置的刚度来实现，但缓冲装置的刚度越高，在受到冲击时，缓冲器缓冲的时间也就越短，对机器的冲击力也就越大。所以在设计过程中，精确度和抗冲击能力往往是一个很难协调的问题。

机器人在运动过程中，若要求实现高精度的同时又具有高抗冲击能力，则机器人结构需具有很高的强度，靠结构强度强行抵抗冲击，在这方面的研究以液压驱动最为突出。但机器人运动过程中的冲击并不是一直存在的，高结构强度的机器人大部分时间都工作在一个低负载状态下，使得材料性能不能充分发挥出来。把机器人的运动状态分成正常工作状态和冲击状态两个部分，在不同状态下调整控制精度和抗冲击性能，提出一种正常工作状态下传动精度高，冲击状态下抗冲击性能好的机构就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种运动精确的抗冲击机器人腿部装置，该腿部装置设置有新型的膝关节结构和踝关节结构，传动结构简单新颖，缓冲效果好，创造性高。

本发明为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：

一种运动精确的抗冲击机器人腿部装置，包括膝关节结构、小腿结构和踝关节结构，膝关节结构包括第一电机、第一缓冲传动机构和第一关节机构，第一电机的下端连接有第一电机支架；

第一缓冲传动机构包括第一蜗杆轴、第一空心蜗杆和第一缓冲弹簧组件，第一蜗杆轴通过两个第一蜗杆支座连接在第一电机支架的下端，第一空心蜗杆位于两个第一蜗杆支座之间并且第一空心蜗杆套接在第一蜗杆轴上，第一缓冲弹簧组件设在第一空心蜗杆内，第一电机通过皮带与第一蜗杆轴相连；

第一关节机构包括第一关节座和第一蜗轮，第一蜗轮通过轴销连接在第一关节座内，第一空心蜗杆的左右两侧设有第一连接支座，第一连接支座的上端与第一电机支架固连，第一连接支座的下端通过第一支撑轴与第一关节座转动连接，第一蜗轮与第一空心蜗杆啮合；

小腿结构包括第二电机、第三电机和两个腿侧板，腿侧板的上端和下端分别连有腿顶板和腿底板，第三电机横向固连在腿底板上，第二电机通过第二电机支架竖向连在两个腿侧板之间，腿顶板上设有回转轴承座，回转轴承座内设有第一法兰套筒，第二电机的转轴通过第一法兰套筒与第一关节座相连，踝关节结构设置在小腿结构的下端。