[实用新型]一种用于轻量化四足机器人的膝关节

说明书

本实用新型公开了一种用于轻量化四足机器人的膝关节，包括大腿、小腿、主动轮、从动轮、小腿外侧固定件、小腿中部固定件、小腿端部固定件、连接光轴、主动轮光轴以及膝关节舵机，膝关节舵机运作时，通过主动轮带动从动轮进而带动小腿外侧固定件控制小腿的整体转动。本实用新型采用空心杯直流无刷舵机提高了电机能量密度；使用同步带传动可以将控制膝关节的电机放置在其它部位从而减小了腿部转动惯量，增加了其运动性；通过扭簧的间接传动实现了机器人足端受力控制，同时采用的同步带和扭簧均具有弹性形变能力，能有效减震吸能保护舵机不受损伤。本实用新型可适配大多数四足机器人，结构简单，控制性能稳定，具有低惯量，可力控以及重量轻的优点。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种用于轻量化四足机器人的膝关节。

背景技术

四足机器人近年发展迅猛，现在小型四足机器人大多将电机直接安装在膝关节上，并且没有设计任何碰撞保护装置。这一设计不仅增加了整条腿的转动惯量，减弱其运动性能且增加控制难度，而且使得机器人对抗外部冲击能力极弱，低高度的摔落就很容易损坏电机。因此需要一种既能减小腿部转动惯量，又能在物理层面保护电机且还能实现初步力控的新型小型四足机器人的膝关结构。

发明内容

本发明目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种用于轻量化四足机器人的膝关节。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于轻量化四足机器人的膝关节，包括大腿、小腿、主动轮、从动轮、小腿外侧固定件、小腿中部固定件、小腿端部固定件、连接光轴、主动轮光轴以及膝关节舵机；所述的大腿由大腿左外壳和大腿右外壳组成，所述的小腿由小腿左外壳和小腿右外壳组成；所述的大腿左外壳与小腿左外壳位于同一侧，所述的大腿右外壳与小腿右外壳对称设置于另一侧；所述大腿左外壳与小腿左外壳相连接，连接处设有连接光轴，所述大腿右外壳与小腿右外壳的对应位置设有用于连接光轴穿过的通孔；所述小腿的中部设有小腿中部固定件，所述小腿中部固定件位于小腿左外壳和小腿右外壳之间，两侧通过螺栓固定连接；所述小腿的端部设有小腿端部固定件，所述小腿端部固定件位于小腿左外壳和小腿右外壳之间，两侧通过螺栓固定连接；所述的大腿左外壳中部设有主动轮光轴，所述的大腿右外壳中部的对应位置设有方形孔，所述主动轮套接于主动轮光轴上，位于大腿左外壳与大腿右外壳之间；所述的膝关节舵机一端穿过方形孔与主动轮的一侧固定连接，膝关节舵机的侧壁通过螺钉与大腿右外壳固定连接，所述膝关节舵机外接控制系统，通过控制系统控制小腿以连接光轴为转轴围绕大腿进行转动；所述从动轮套接于连接光轴上，从动轮位于主动轮的下方，与主动轮之间通过同步带连接，由主动轮控制其转动；从动轮的一侧端面与小腿外侧固定件相连接，所述的小腿外侧固定件设于大腿右外壳与小腿右外壳连接处之间，所述膝关节舵机运作时，通过主动轮带动从动轮进而带动小腿外侧固定件控制小腿的整体转动。

本发明进一步解决的技术问题为：所述主动轮上设有贯穿孔A和圆形凹槽A，所述贯穿孔A用于穿过主动轮光轴，所述圆形凹槽A内设有与其尺寸匹配的舵盘，主动轮通过所述舵盘与膝关节舵机的端部固定连接。

本发明进一步解决的技术问题为：所述从动轮上设有贯穿孔B，圆形凹槽B以及Q型凹槽一；所述小腿外侧固定件上设有贯穿孔C以及Q型凹槽二；所述从动轮与小腿外侧固定件之间分别设有轴承、扭簧以及填充件；所述贯穿孔B和贯穿孔C用于穿过连接光轴，所述Q型凹槽一位于圆形凹槽B内；所述扭簧的一侧位于Q型凹槽一内，扭簧的另一侧位于Q型凹槽二中，所述填充件套接于扭簧的外侧并置于轴承内，所述轴承的一端位于圆形凹槽B内，另一端与小腿右外壳的端部固定连接，所述从动轮转动时，通过所述扭簧带动小腿外侧固定件进行转动。

本发明进一步解决的技术问题为：所述圆形凹槽B的深度小于轴承的高度，圆形凹槽B直径等于轴承的外径；所述Q型凹槽一的圆形部分的直径等于扭簧的最大外径，矩形部分的宽度略大于扭簧线径；所述Q型凹槽二的圆形部分的直径等于扭簧的最大外径，矩形部分的宽度略大于扭簧线径；所述Q型凹槽一的矩形部分与Q型凹槽二的矩形部分相垂直；所述填充件比扭簧低两个线径的高度。