[发明专利]仿人行走机械腿

说明书

本发明涉及一种仿人行走机械腿，包括臀支架、大腿支架、小腿支架、足支撑板、踝关节单元，踝关节单元包括多组踝驱动机构、踝连接支架，踝驱动机构包括踝驱动电机、踝传动组件、踝滑动组件、踝连接杆，踝驱动电机的输出轴通过其他部件的传动控制足支撑板转动，踝连接杆与踝滑动组件、足支撑板通过球铰连接，小腿支架与足支撑板通过踝连接支架转动连接，本发明中多个踝伸缩件驱动踝连接杆，使得踝关节的转轴附近无需安装驱动或传动机构，降低了机构复杂度，减轻了踝关节的重量，降低操控踝关节的驱动力大小，提高踝关节的灵敏度；将踝伸缩件设置在大腿支架上，可以减轻小腿支架的重量，降低了髋关节、膝关节部位驱动所需的力矩。

技术领域

本发明属于机器人领域，具体涉及一种仿人行走机械腿。

背景技术

现有技术中，机器人腿部设计大多采用驱动电机与自由度同轴的方案，驱动电机本身较大，十分占用空间，其内部空间不能得到合理的利用，影响其他部件在机器人体内的设置，因而若想使机器人体型不至于过于臃肿，则会导致对电机和减速器的体积形状等限制较大，出现限制驱动的功率等问题，影响机器人的动作准确性和力量强度。具体的在腿部的设计中情况尤为明显，因为腿部需要更强的支撑力量，需要更大体积的驱动电机。

髋关节需要有3个自由度（为大腿的前后摆动、左右摆动、垂直转动），需要三个驱动电机，占用空间较大。髋关节在上下方向上的驱动采用同轴减速机构，从电机至髋关节的上下方向均同轴，电机呈竖直状态，空间利用率不高；髋关节在前后、左右方向上的驱动，驱动电机均安装于髋关节部位附近，导致髋关节机构复杂、臃肿，将电机置于大腿内部时，电机的轴向为大腿的宽度方向，对电机和减速器的长度限制较大，限制驱动功率。同时，现有结构中电机明显突出与机械腿的主体结构，影响机器人“坐下”的动作。膝关节需要有1个自由度（为小腿的前后摆动），现有技术将驱动电机置于膝关节的轴上，若想精简膝关节部位的体积，则空间小，驱动力有限，空间利用率不高；踝关节需要有2个自由度（为脚的前后转动、左右转动），现有技术将电机置于踝关节两个转轴上或采用同步带传动，机构较为复杂、臃肿，占用空间大，空间利用率不高。若采用将驱动机构置于小腿内部，依旧会增大小腿重量，不利于机械腿上部自由度的驱动。并且由于无法平衡驱动力的强度和体积的大小，现有机器人控制为刚性控制，无法实现柔性控制。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种仿人行走机械腿，用于提供髋关节具有三个自由度的机械腿、膝关节具有一个自由度的机械腿、踝关节具有两个自由度的机械腿，使该机械腿既满足足够驱动力，又满足体积精简不臃肿，实现两者间的平衡。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种仿人行走机械腿，包括臀支架、大腿支架、小腿支架、足支撑板以及驱动单元，所述驱动单元包括髋关节单元、膝关节单元、踝关节单元，

所述踝关节单元：用于驱动所述足支撑板相对于所述小腿支架转动，包括踝驱动机构、踝连接支架，所述踝驱动机构设置有多组，所述踝驱动机构包括踝驱动电机、踝传动组件、踝滑动组件、踝连接杆，所述踝驱动电机设置在所述大腿支架上，所述踝驱动电机的输出轴与所述踝传动组件传动连接，所述踝传动组件分别与所述大腿支架、小腿支架连接，所述踝传动组件与所述踝滑动组件传动连接，所述踝滑动组件与所述踝连接杆的一端通过球铰连接，所述踝连接杆的另一端与所述足支撑板通过球铰连接，所述踝连接支架与所述小腿支架通过第一足转动轴转动连接，所述踝连接支架与所述足支撑板通过第二足转动轴转动连接，所述踝驱动电机的输出轴转动以带动所述足支撑板绕所述第一足转动轴转动、第二足转动轴转动；

在初始状态下，所述第一足转动轴沿所述机械腿的左右方向延伸，所述第二足转动轴沿所述机械腿的前后方向延伸。