[实用新型]一种双足机器人的关节

说明书

本申请提供一种双足机器人的关节，用于连接双足机器人的上臂和下臂，所述关节包括：关节支架(1)、气弹簧(2)、减速箱(3)、编码器(4)和电机(5)，其中，气弹簧与关节支架的一侧固定连接，减速箱(3)、编码器(4)和电机(5)与关节支架的另一侧固定连接，气弹簧的转轴与下臂固定连接，从而利用气弹簧进行能量的存储和释放，从而为双足机器人学习人类行走的特点，特别是高效利用能量和自然的运动控制提供基础。

技术领域

本申请涉及双足机器人领域，特别涉及一种双足机器人的关节。

背景技术

双足机器人为外形类似人体结构，包括头、躯干、双臂、双腿和双脚的机器人，这种机器人能够完成一些人类的动作，如下蹲、起立和行走等，其行走过程类似人类的行走过程，首先一条腿蹬地，然后起飞，接着着地，这时另一条蹬地，起飞等，双足如此交替循环，完成双足机器人行走。在双足机器上安装有多个连接上臂和下臂的关节，从而完成双足机器人的各种动作，其中，上臂是指靠近躯干的臂，下臂是指远离躯干的臂。

通常，双足机器人的关节结构包括电机、减速箱、关节支撑架和弹性件，其中，电机的电机轴依次穿过减速箱、关节支撑架和该关节连接的下臂，其中，减速箱的箱体固定安装于所述关节支撑架上，所述电机轴固定安装于减速箱连接孔中，可带动减速箱的动力输出端自由旋转，所述减速箱的动力输出端固定安装于所述下臂上，所述弹性件一端安装于关节支撑架上，另一端安装于下臂上，所述弹性件可以为机械弹簧，如拉簧等，当电机旋转时，电机轴可带支减速箱的动力输出端旋转，进而带动下臂随之旋转，使所述关节弯曲，此时，有弹性势能存储于弹性件中，产生促使关节还原的拉力。

上述关节结构不仅结构复杂，由于机械弹簧占用空间较大，无法再在所述关节附近设置其它部件，而且，机械弹簧只有最长和最短两个工作位置，在行程中无法自行停止，从而导致关节的刚性不可调节，导致安装有这种关节的双足机器人在行走或者蹲起过程中的稳定性较差。

实用新型内容

本申请提供一种双足机器人的关节，用于连接双足机器人的上臂和下臂，以解决双足机器人关节结构复杂，而且在行程中无法自行停止，双足机器人在行走或者蹲起过程中稳定性差等问题。

本申请提供的双足机器人的关节包括：关节支架1、气弹簧2、减速箱3、编码器4和电机5，其中，所述关节支架1包括上臂连接板11和固定安装于所述上臂连接板11上的第一下臂连接板12和第二下臂连接板13，所述第一下臂连接板12和第一下臂连接板12设置于所述上臂连接板11同侧，并且均垂直于所述上臂连接板11，在所述第一下臂连接板12和第二下臂连接板13上均开设有用于连接下臂的连接孔14，所述下臂安装于第一下臂连接板12与第二下臂连接板13之间，在下臂上安装于第一下臂连接板12与第二下臂连接板13之间的一端设置有下臂连接孔14，所述减速箱3包括弹力力矩传递端口31和动力输入端口32，所述弹力力矩传递端口31与所述动力输入端口32同轴，所述减速箱3开设有弹力力矩传递端口31的一侧固定安装于第一下臂连接板12上，所述编码器4用于控制电机5的输出功率以及气弹簧2的输出力矩，在所述编码器4的中心开设有编码器中心孔41，所述电机5包括电机箱51和由所述电机箱51伸出的动力输出轴52，所述动力输出轴52依次穿过所述编码器中心孔41和所述减速箱3的动力输入端口32，所述气弹簧2为气缸式气弹簧，包括气弹簧箱体21和由所述气弹簧箱体21中伸出的气弹簧连接轴22，所述气弹簧连接轴22依次穿过所述第一下臂连接板12上的连接孔14、所述下臂连接孔14、第二下臂连接板13上的连接孔14和所述减速箱3的弹力力矩传递端口31，所述气弹簧箱体21固定安装于第一下臂连接板12上，所述气弹簧连接轴22与所述动力输出轴52固定连接，所述气弹簧连接轴22与所述动力输出轴52同轴，所述上臂以及下臂均可围绕所述动力输出轴52旋转。

在一种可实现的方式中，在所述编码器4和电机5之间还设置有垫片环6，所述垫片环6用于强化连接的稳定性和增加密封性能，所述垫片环6的外径略小于所述电机箱51的外径，所述垫片环6的内径小于所述编码器4的外径，在所述垫片环上沿中心孔的周向设置有向编码器4一侧凸起的环形凸台61。