[发明专利]机器人关节、机器人仿生髋关节及机器人

说明书

本发明公开了一种机器人关节，涉及机器人技术领域，包括：机架、输出杆、偏移驱动装置、俯仰驱动装置、万向结构和转动驱动装置，偏移驱动装置和俯仰驱动装置分别能够驱动输出杆绕第二轴线和第三轴线转动，转动驱动装置能够驱动万向结构绕第一轴线转动，万向结构转动转动时带动输出杆自转，第二轴线、第三轴线和第一轴线两两互相垂直且相交于一点；本发明还提供了一种机器人仿生髋关节，包括两个如上所述的机器人关节，两个机器人关节固定连接且对称设置；本发明还提供了一种机器人，包括：如上所述的机器人关节或机器人仿生髋关节；本发明提供的机器人关节、机器人仿生髋关节及机器人的灵活性较高。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种机器人关节、机器人仿生髋关节及机器人。

背景技术

仿生髋关节在四足机器人、人形机器人等腿足式机器人上有着广泛的运用。仿生髋关节能够大幅提高腿足式机器人的运动灵活性，使其拥有适应更复杂地形环境的能力，自然界中的动物，如猎豹、羚羊以及人类每条腿的髋关节都具备三个旋转自由度，三个旋转自由度均以股骨与髋关节的接触点为旋转中心，若将双足动物双腿看作一个整体，则有两根股骨围绕着髋关节做旋转运动，共有6个自由度。同理，将四足动物的前肢或者后肢看作一个整体，同样有6个自由度。然而现有的仿生髋关节模拟效果差，自由度低，通常不能实现围绕髋骨的六个主动转动自由度，使得实际的运动灵活性下降，仿生表达欠缺，难以实现模拟动物髋关节的运动轨迹。而且，现有仿生髋关节大多没有将驱动元器件中央对称布置，使得仿生髋关节质心不在髋关节中心，从而在运动时会因为驱动电机的质量产生不必要的转矩载荷。

发明内容

本发明的目的是提供一种机器人关节、机器人仿生髋关节及机器人，以解决上述现有技术存在的问题，提高机器人关节的灵活性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种机器人关节，包括：机架、输出杆、偏移驱动装置、俯仰驱动装置、万向结构和转动驱动装置，所述万向结构的一头连接于所述输出杆的一端，另一端绕第一轴线转动连接于所述机架上，所述输出杆远离所述万向结构的一端用于连接活动部件；所述偏移驱动装置、所述俯仰驱动装置、所述转动驱动装置均固定连接于所述机架上，所述偏移驱动装置和所述俯仰驱动装置分别能够驱动所述输出杆绕第二轴线和第三轴线转动，所述转动驱动装置能够驱动所述万向结构绕所述第一轴线转动，所述万向结构转动转动时带动所述输出杆自转，所述第二轴线、所述第三轴线和所述第一轴线两两互相垂直且相交于一点。

优选的，所述偏移驱动装置包括偏移驱动装置本体和第一驱动环，所述俯仰驱动装置包括俯仰驱动装置本体和第二驱动环，所述第一驱动环绕所述第二轴线转动连接于所述机架上，所述第二驱动环绕所述第三轴线转动连接于所述机架上，所述第一驱动环上开设有第一弧形孔，所述第二驱动环上开设有第二弧形孔，所述第一驱动环绕所述第二轴线转动时，所述第一弧形孔的中线的轨迹始终在第一球面上，所述第二驱动环绕所述第三轴线转动时，所述第二弧形孔的中线的轨迹始终在第二球面上，所述第一球面和所述第二球面同心但不重合，所述输出杆未连接所述万向结构的一端穿过所述第一弧形孔和所述第二弧形孔，所述输出杆能够在所述第一弧形孔中沿所述第一弧形孔的周向移动，所述输出杆也能够在所述第二弧形孔中沿所述第二弧形孔的周向移动，所述偏移驱动装置本体能够驱动所述第一驱动环绕所述第二轴线转动进而带动所述输出杆在所述第二弧形孔中移动，所述俯仰驱动装置本体能够驱动所述第二驱动环绕所述第三轴线转动进而带动所述输出杆在所述第一弧形孔中移动。

优选的，所述第一驱动环和所述第二驱动环均为一弧形板，所述第一弧形孔沿所述第一驱动环的周向布设，所述第二弧形孔沿所述第二驱动环的周向布设，所述第一驱动环和所述第二驱动环的两端均转动连接于所述机架上。

优选的，所述机架包括两个固定长板，两个所述固定长板垂直交叉且固定连接为一体；所述第一驱动环的两端分别转动连接于一个所述固定长板的两端，所述第二驱动环的两端分别转动连接于另一个所述固定长板的两端。