[发明专利]一种双平行四杆传动机构的单腿装置及六轮腿机器人

权利要求书

1.一种双平行四杆传动机构的单腿装置，包括基节部件、大腿部件、小腿部件；所述基节部件连接机器人机身，具有腰关节驱动电机，用于驱动大腿部件横向转动；大腿部件末端具有髋关节驱动电机，用于驱动大腿部件上下转动；小腿部件安装于大腿部件前端，通过膝关节驱动电机驱动上下转动；其特征在于：膝关节驱动电机通过双平行四杆结构带动小腿部件转动；

大腿支撑结构具有左右两侧的连接面，以及中部的限位块；大腿支撑左右两侧连接面分别与两侧大腿板固定；大腿支撑的后部与前部设计为凹进结构，同时上下外侧壁上开有与前部凹进结构连通的凹槽；膝关节驱动电机设置于大腿支撑后部凹进结构内；且膝关节的运动范围通过大腿支撑前部凹进结构底端与小腿部件间的接触配合实现；

双平行四杆结构包括驱动连架杆、连杆、辅助连杆、从动连架杆、第一辅助连架杆与第二辅助连架杆；

其中，从动连架杆末端通过轴承与大腿板前端连接，形成转动副；同时从动连架杆末端还与小腿部件的转动轴间通过花键连接传力；驱动连架杆的大端与膝关节驱动电机的输出轴连接；连杆平行于大腿板设置，末端和前端具有2个连接位；其中末端连接位与驱动连架杆小端上设计的连接轴间通过轴承连接；连杆前端连接位与从动连架杆前端设计的连接轴间通过轴承连接；由此大腿板、驱动连架杆、从动连架杆与连杆组成第一平行四杆机构；

第一辅助连架杆的末端与驱动连架杆小端间连接传力；第二辅助连架杆的末端与从动连架杆前端连接轴端部连接传力；辅助连杆的一端与第一辅助连架杆的前端通过轴承连接，另一端和第二辅助连架杆的前端通过轴承连接，形成两个转动副；由此连杆、第一辅助连架杆、第二辅助连架杆与辅助连杆组成第二平行四杆机构；

在膝关节驱动电机的驱动下，使膝关节能够翻转180°；当第一平行四杆机构处于奇异位形时，第二平行四杆机构不处于奇异位形，此时在第二平行四杆机构的作用下，第一平行四杆机构摆脱奇异位形；当第二平行四杆机构处于奇异位形时，第一平行四杆机构不处于奇异位形，此时在第一平行四杆机构的作用下，第二平行四杆机构摆脱奇异位形；如此，即可实现膝关节的整周运动。

2.如权利要求1所述一种双平行四杆传动机构的单腿装置，其特征在于：基节部件中，腰关节驱动电机两端分别固定套接有腰关节驱动电机套件上、腰关节驱动电机套件下；弧形板状结构机身连接件内弧面分别与腰关节驱动电机套件上和腰关节驱动电机套件下周向贴合设置；机身连接件外壁上下边缘处设计有凸缘，凸缘周向上等角度开设有垂直于电机轴向的通孔A，用于穿过螺钉与腰关节驱动电机套件上和腰关节驱动电机套件下固定，且凸缘周向上还等角度开设有平行于电机轴向的通孔B，与通孔A交错布置，用于穿过螺钉连接机身。

3.如权利要求1所述一种双平行四杆传动机构的单腿装置，其特征在于：腰关节驱动电机驱动两侧的基节连接件同步转动，进而带动大腿部件转动；两侧基节连接件前端具有相对的弧面，两弧面分别固定于大腿部件中髋关节驱动电机两端套接的髋关节驱动电机套件左与髋关节驱动电机套件右上。

4.如权利要求1所述一种双平行四杆传动机构的单腿装置，其特征在于：髋关节驱动电机驱动两侧的大腿板同步转动，实现大腿部件的转动；且两侧大腿板间固定安装有大腿支撑结构。

5.如权利要求1所述一种双平行四杆传动机构的单腿装置，其特征在于：基节部件底端安装有软质橡胶的基节缓冲垫。

6.如权利要求1所述一种双平行四杆传动机构的单腿装置，其特征在于：大腿部件前端外壁上安装主动轮部件，包括轮子与主动轮电机；其中，主动轮电机的机体与大腿板外壁间固连，主动轮电机的输出端与轮子固连，主动轮电机的输出端轴线、轮子轴线和膝关节转动轴线共线。

7.一种具有如权利要求1所述的一种双平行四杆传动机构的单腿装置的六轮腿机器人，其特征在于：具有双层结构机身，以及机身周向均布的6个双平行四杆传动机构的单腿装置，各双平行四杆传动机构的单腿装置通过机身连接件上的通孔与机身的上下层连接固定；且根据需求选择是否加装主动轮部件，使六轮腿机器人可实现腿式运动或轮式运动；

腿式运动时，小腿部件的柔性缓冲足触地，为典型的3+3步态、4+2步态或5+1步态；

轮式运动为三轮运动、四轮运动、或六轮运动，此时单腿装置中，通过控制膝关节驱动电机使小腿向上转动至极限位置，同时控制髋关节驱动电机使大腿部件向下转动，使轮子触地；轮式运动时机身的高度通过关节运动调整；在三轮运动与四轮运动的状态下，仅在需要着地的四条单腿结构上加装主动轮部件即可，通过控制髋关节驱动电机使大腿部件向上转动至极限，同时控制膝关节驱动电机使小腿向下转动至极限位置，进而将单腿折叠起来，位于机身上方。