[发明专利]腿部结构及人形机器人

说明书

本发明提供了一种腿部结构及人形机器人，腿部结构包括大腿结构件以及与大腿结构件转动连接的小腿结构件、膝盖丝杠组件以及膝盖连杆，膝盖丝杠组件设置于大腿结构件上，膝盖连杆的一端转动连接于膝盖丝杠组件的直线运动端，膝盖连杆的另一端转动连接于小腿结构件。本发明提供的腿部结构及人形机器人，膝盖丝杠组件设置在大腿结构件上，提高了腿部结构的质心，减小了腿部结构的转动惯量。同时，膝盖丝杠组件中的丝杠具有放大力的作用，在输出相同的膝关节力矩的情况下，所需要的扭矩更小，可使用更小更轻的膝盖丝杠组件，减轻腿部结构的重量。另外，通过设置膝盖连杆可以减少丝杠的行程，在有限的腿部空间内，达到膝关节较大的运动角度。

技术领域

本发明属于智能机器人技术领域，更具体地说，是涉及一种腿部结构及人形机器人。

背景技术

在机器人领域，传统的大型人形机器人均存在重心低、重量大、转动惯量高等难题，如果能够减低腿部的惯量，对于机器人的控制会有很大的帮助，降低惯量也可以降低机器人所需要的扭矩。由于小腿部分在整条腿的末端，所以对腿部惯量的影响也是最大的，所以如何减小小腿部分的重量至关重要。

目前，人形机器人腿部中扭矩最大的为膝关节，为了保存机器人的稳定性，通常腿部都是要曲着膝盖走路，这也更加导致膝关节的负荷，怎么样降低膝关节所需的扭矩也是至关重要。现有各类人形机器人的关节大多为串联构型，这样导致腿部重量很重，转动惯量大。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种腿部结构及人形机器人，以解决现有技术中存在的腿部重量大、转动惯量大、重心低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种腿部结构，包括大腿结构件以及与所述大腿结构件转动连接的小腿结构件、膝盖丝杠组件以及膝盖连杆，所述膝盖丝杠组件设置于所述大腿结构件上，所述膝盖连杆的一端转动连接于所述膝盖丝杠组件的直线运动端，所述膝盖连杆的另一端转动连接于所述小腿结构件。

在一个实施例中，所述膝盖丝杠组件包括膝盖丝杠电机、由所述膝盖丝杠电机驱动旋转的第一丝杠、设于所述第一丝杠上的膝盖丝杠螺母、固定于所述大腿结构件的第一滑轨以及滑动设置于所述第一滑轨上的第一滑块，所述膝盖丝杠螺母与所述第一滑块固定连接，所述膝盖丝杠电机固定于所述大腿结构件的上端，所述膝盖连杆的一端转动连接于所述膝盖丝杠螺母。

在一个实施例中，所述膝盖丝杠螺母上还固定连接有延长件，所述延长件的长度方向与所述大腿结构件的长度方向相同，所述膝盖连杆的一端转动连接于所述延长件。

在一个实施例中，所述膝盖丝杠组件固定于所述大腿结构件的背面。

在一个实施例中，所述腿部结构还包括用于使髋关节侧摆的髋侧模组、用于使髋关节旋转的髋转模组以及用于使髋关节前摆的髋前模组，所述髋侧模组的旋转运动端与所述髋转模组连接，所述髋转模组的旋转运动端与所述髋前模组连接，所述髋前模组的旋转运动端与所述大腿结构件连接，所述髋侧模组与所述髋转模组的高度位置相同。

在一个实施例中，所述大腿结构件的上端具有叉形部，所述髋前模组位于所述叉形部内，所述髋前模组的旋转运动端与所述叉形部的其中一侧固定连接，所述髋前模组的背向其旋转运动端的一端与所述叉形部的另外一侧通过轴承转动连接。

在一个实施例中，所述腿部结构还包括脚板结构件以及两个相对所述小腿结构件对称设置的脚踝驱动组件，所述脚板结构件与所述小腿结构件万向连接。

在一个实施例中，所述脚踝驱动组件包括设置于所述小腿结构件上的脚踝丝杠组件以及第一脚踝连杆，所述第一脚踝连杆的一端转动连接于所述脚踝丝杠组件的直线运动端，所述第一脚踝连杆的另一端万向连接于所述脚板结构件。

在一个实施例中，所述脚踝驱动组件包括设于所述小腿结构件上端的脚踝模组、固定于所述脚踝模组的旋转运动端的摆动件以及第二脚踝连杆，所述第二脚踝连杆的一端转动连接于所述摆动件，所述第二脚踝连杆的另一端万向连接于所述脚板结构件。