[发明专利]一种机器人关节驱动机构、机器人下肢及足式仿人机器人

说明书

本发明是关于一种机器人关节驱动机构、机器人下肢及足式仿人机器人。主要采用的方案为：机器人关节驱动机构包括第一关节件、第二关节件及至少一个直线驱动器；第二关节件与第一关节件连接构成机器人的关节；每一直线驱动器具有相对设置的第一端和第二端；直线驱动器的第一端与第一关节件连接、第二端与第二关节件连接，以在直线驱动器的驱动下，调整关节的角度；第一关节件、第二关节件、及每一直线驱动器之间构成一个三角形电驱动结构。一种机器人下肢包括上述的机器人关节驱动机构。一种足式仿人机器人包括上述机器人下肢。本发明主要用于提高机器人关节驱动机构的能效比、降低足式机器人的制造成本，实现大型足式机器人的产业化和大规模应用。

技术领域

本发明涉及一种机器人技术领域，特别是涉及一种机器人关节驱动机构、机器人下肢及足式仿人机器人。

背景技术

足式(双足或多足)仿人机器人是一种模仿人类站立和行走跳跃等运动特点的机器人。足式仿人机器人涉及到了多门学科(如仿生学、机电控制理论、机械设计和制造、计算机科学、传感器技术等)的交叉融合。足式仿人机器人是多关节系统；而足式仿人机器人的关节驱动研究是国内外学术界和工业界的难点。

目前，足式仿人机器人的关节驱动元件主要有以下两种：

第一种：采用工业伺服电机或者数字舵机驱动机器人的关节运动；具体地，将电机安置于机器人关节旋转点的位置实现驱动关节运动。如，日本本田公司的ASIMO、欧洲开源机器人iCub、我国哈尔滨工业大学的HIT、国防科技大学的KDW、北京理工大学的BHR、清华大学的THBIP等等；这些足式机器人虽然规格和性能各异,但是关节驱动设计思路一致。另外，该种驱动方式是足式机器人常用的驱动方式。

第二种：采用液压系统驱动机器人的关节运动(具体地，由液压泵推动液体作为动力，将压力泵放置在机器人的其他部位，如腰部，而仅仅把液体推动装置放置于关节骨之间)；如美国波士顿动力公司的ATLAS-1与Petman系列。

但是，本发明的发明人发现上述的关节驱动方式至少存在如下技术问题：

(1)工业伺服电机或者数字舵机中的电机是关节圆形旋转结构，存在如下无法克服的实际工程问题：第一、能效比低：由于减速和传动机构往往质量比较大，能量大部分用来消耗在电机关节上。第二、成本高昂：关节需要的扭转力巨大，因此需要较高的传动齿轮加工精度，造成了生产制造成本高等问题，极大的阻碍了足式机器人的应用。

(2)液压系统存在控制系统复杂、液压系统体积较大等难以克服的工程技术问题。并且，液压系统的庞大和冗余，令其成本造价极其高昂，难以实现大规模商业化和民用化。

发明内容

有鉴于此，本发明创造性的提供一种机器人关节驱动机构、机器人下肢及足式仿人机器人，主要目的在于提高机器人关节驱动机构的能效比、降低足式仿人机器人的制造成本，实现大型足式仿人机器人的产业化和大规模应用。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明的实施例提供一种机器人关节驱动机构，其中，其包括：

第一关节件；

第二关节件，所述第二关节件与所述第一关节件连接构成机器人的关节；

至少一个直线驱动器，每一所述直线驱动器具有相对设置的第一端和第二端；其中，所述直线驱动器的第一端与所述第一关节件连接、第二端与所述第二关节件连接，以在所述直线驱动器的驱动下，调整所述第一关节件和第二关节件之间的相对角度；

其中，所述第一关节件、所述第二关节件、及每一所述直线驱动器之间构成一个三角形结构。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。