[发明专利]一种仿生四足机器人腿机构

摘要

本发明涉及一种仿生四足机器人腿机构。包括髋关节传动模块，膝关节传动模块，小腿模块和足端模块。本发明机器人腿结构中，髋关节传动模块通过电机连接减速器直接驱动髋关节运动，该方案传动效率高。膝关节传动模块通过电机带动滚珠丝杠机构运动，并进而带动四连杆机构运动以驱动膝关节运动，该方案传动摩擦小，传动效率高。小腿模块的采用质量轻巧的塑性材料构成外壳，采用碳纤维管作为内部骨架，既保证了小腿模块的强度和刚度，又提供了碰撞缓冲保护。足端模块中配置有力传感器和弹性原件，能够有效地感知触地状态，并缓冲足端与地面的碰撞。

主权项

1.一种仿生四足机器人腿机构，包括髋关节传动模块(I)，膝关节传动模块(II)，小腿模块(III)和足端模块(IV)，其特征在于：髋关节传动模块(I)连接膝关节传动模块(II)，小腿模块(III)连接膝关节传动模块(II)和足端模块(IV)，髋关节传动模块(I)控制机器人腿部的髋关节外展内收和髋关节的屈曲延长，膝关节传动模块(II)控制膝关节的屈曲延长；所述髋关节传动模块(I)包括两个髋关节电机端盖(I‑1‑1和I‑2‑1)、两个髋关节电机外壳(I‑1‑2和I‑2‑2)、两个髋关节行星减速器外壳(I‑1‑3和I‑2‑3)、两个关节连接组件外壳(I‑1‑4和I‑2‑4)、两个髋关节永磁同步电机(I‑1‑6和I‑2‑6)、两个髋关节联轴器(I‑1‑7和I‑2‑7)、两个髋关节行星减速器(I‑1‑8和I‑2‑8)、髋内关节连接组件(I‑1‑5)、髋膝关节连接组件(I‑2‑5)；上述髋关节电机端盖、髋关节电机外壳、髋关节行星减速器外壳、关节连接组件外壳、髋关节永磁同步电机、髋关节联轴器和髋关节行星减速器分为两组，且各自具有相同的结构；其中一组髋关节电机端盖(I‑1‑1)、髋关节电机外壳(I‑1‑2)、髋关节行星减速器外壳(I‑1‑3)、关节连接组件外壳(I‑1‑4)、髋关节永磁同步电机(I‑1‑6)、髋关节联轴器(I‑1‑7)、髋关节行星减速器(I‑1‑8)，和髋内关节连接组件(I‑1‑5)从属于髋关节外展内收模块(I‑1)；另一组髋关节电机端盖(I‑2‑1)、髋关节电机外壳(I‑2‑2)、髋关节行星减速器外壳(I‑2‑3)、关节连接组件外壳(I‑2‑4)、髋关节永磁同步电机(I‑2‑6)、髋关节联轴器(I‑2‑7)、髋关节行星减速器(I‑2‑8)，和髋膝关节连接组件(I‑2‑5)从属于髋关节屈伸延长模块(I‑2)；髋关节外展内收模块(I‑1)和髋关节屈伸延长模块(I‑2)除了髋内关节连接组件(I‑1‑5)和髋膝关节连接组件(I‑2‑5)具有不同结构，其它组件完全相同；髋关节外展内收模块(I‑1)和髋关节屈伸延长模块(I‑2)的关节轴线相交且垂直，模块内连接方式相同且都是：髋关节永磁同步电机(I‑1‑6或I‑2‑6)的一端通过髋关节电机端盖(I‑1‑1或I‑2‑1)固连在髋关节电机外壳(I‑1‑2或I‑2‑2)上，髋关节电机外壳(I‑1‑2或I‑2‑2)与髋关节行星减速器外壳(I‑1‑3或I‑2‑3)和关节连接组件外壳(I‑1‑4或I‑2‑4)连接形成一个整体，支撑和保护内部传动，使结构具有良好的封装性，髋关节永磁同步电机(I‑1‑6或I‑2‑6)的另一端具有动力输出作用，通过与之相连的髋关节联轴器(I‑1‑7或I‑2‑7)将动力传递给髋关节行星减速器(I‑1‑8或I‑2‑8)，并继续传递给本模块内所包含的髋内关节连接组件(I‑1‑5)或髋膝关节连接组件(I‑2‑5)；髋关节外展内收模块(I‑1)的髋内关节连接组件(I‑1‑5)与髋关节屈伸延长模块(I‑2)中的髋关节行星减速器外壳(I‑2‑3)固连，髋关节屈伸延长模块(I‑2)的髋膝关节连接组件(I‑2‑5)与膝关节传动模块(II)的膝关节电机外壳(II‑2)固连；髋内关节连接组件(I‑1‑5)和髋膝关节连接组件(I‑2‑5)分别与各自所在模块内对应的关节连接组件外壳(I‑1‑4或I‑2‑4)通过一对背靠背角接触球轴承连接，以实现相对转动并使该连接组件具有承载轴向载荷的能力。