一种三段式机器人腿部结构的制作方法

1.本实用新型涉及机器人腿部结构的技术领域，具体涉及一种三段式机器人腿部结构。


背景技术：

2.足式机器人运动具有负载重、冲击大的特点，因此对于其关节驱动模块的力矩具有更高的要求。传统足式机器人的腿部结构往往采用两段式，也就是大腿加小腿，并将脚简化为点足，这种结构需要用较长的大腿和小腿连杆，由于力矩与连杆长度呈正相关，对膝关节的输出力矩需求较大，因此不利于提升机器人的运动能力。
3.公告号为cn213199931u的中国实用新型专利公开了一种腿部机构及多足机器人，腿部机构包括：关节组件，关节组件包括侧摆舵机、均由侧摆舵机驱动侧摆的小腿舵机和大腿舵机以及舵机框架，大腿舵机和小腿舵机均固定于舵机框架内；大腿结构件，由大腿舵机驱动；小腿传动组件，由小腿舵机驱动；以及小腿结构件，转动连接于大腿结构件且由小腿舵机通过小腿传动组件驱动；大腿结构件、小腿传动组件和小腿结构件设于舵机框架的同一侧。本实用新型提供的腿部机构及多足机器人，关节组件模块化，大腿结构件、小腿传动组件和小腿结构件模块化，能够使关节组件与腿部结构件很方便的分离，从而便于更换关节组件以及模块化的大腿结构件、小腿传动组件和小腿结构件。
4.上述腿部机构主要依赖大腿结构件和小腿结构件的摆动来实现腿部机构整体的运动，但为了满足腿部机构末端运动行程，需要将大腿结构件和小腿结构件设置得比较长，导致在大腿结构件和小腿结构件之间的关节处力矩较大，导致关节处结构可靠性下降，也导致了对驱动舵机输出力矩的性能也具有较大的要求。故现有技术中存在可靠性较差和关节处的力矩需求较大的问题。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种三段式机器人腿部结构，其包括大腿构件、小腿构件、驱动件和脚部构件，该三段式机器人腿部结构具有可靠性较好和关节处的力矩需求较小的优点。
6.为实现上述实用新型目的，本实用新型采取的技术方案如下：
7.一种三段式机器人腿部结构，包括大腿构件、小腿构件和驱动件，所述大腿构件和小腿构件转动连接，还包括脚部构件，所述脚部构件与小腿构件转动连接，所述驱动件安装在大腿构件上，所述驱动件输出端安装法兰盘，所述法兰盘和小腿构件之间设有第一连杆，所述第一连杆两端分别与法兰盘和小腿构件转动连接，所述大腿构件、小腿构件、第一连杆和法兰盘组成四连杆机构，所述大腿构件和脚部构件之间设有第二连杆，所述第二连杆两端分别与大腿构件和脚部构件转动连接，所述大腿构件、小腿构件、脚部构件和第二连杆组成四连杆机构。
8.通过这样的设置：该腿部结构在大腿构件和小腿构件之后，还增加了脚部构件，形
成了三段式腿部结构，从而能够在满足腿部结构末端运动行程的基础上，缩短了大腿构件和小腿构件的长度，从而有效减小了对关节处的力矩需求，并能起到提高可靠性的作用，有利于提升机器人的运动能力。达到可靠性较好和关节处的力矩需求较小的优点。
9.作为优选，所述法兰盘安装有法兰销，所述小腿构件安装有小腿联动销和小腿转动销，所述第一连杆两端分别与法兰销和小腿联动销转动连接，所述小腿转动销与大腿构件转动连接，所述法兰销与法兰盘的转动轴心错开，所述小腿联动销和小腿转动销的转动轴心错开。
10.通过这样的设置：实现第一连杆两端分别与法兰盘和小腿构件转动连接和小腿构件在大腿构件上转动的功能。
11.作为优选，所述第二连杆安装有连杆转动销，所述连杆转动销与大腿构件转动连接，所述脚部构件安装有脚部转动销和脚部联动销，所述脚部转动销与小腿构件转动连接，所述脚部联动销与第二连杆转动连接，所述连杆转动销、小腿转动销、脚部转动销和脚部联动销相互错开，所述小腿转动销位于脚部转动销和小腿联动销之间。
12.通过这样的设置：实现第二连杆两端分别与大腿构件和脚部构件转动连接和小腿构件与脚部构件转动连接的功能。
13.作为优选，所述小腿转动销与连杆转动销的间距大小等于脚部转动销与脚部联动销的间距大小，所述脚部联动销与连杆转动销的间距大小等于脚部转动销与小腿转动销的间距大小。
14.通过这样的设置：第二连杆、大腿构件、小腿构件和脚部构件组成了平行四边形机构，使得驱动小腿构件两端的关节运动所需要的力矩相接近，达到可靠性较好和关节处的力矩需求较小的优点。
15.作为优选，所述大腿构件固定连接有转动套，所述转动套与连杆转动销配合。
16.通过这样的设置：起到提高可靠性的作用。
17.作为优选，所述大腿构件安装有盖板，所述第一连杆位于盖板和大腿构件之间。
18.通过这样的设置：提高美观性的同时，起到保护第一连杆的作用。
19.作为优选，所述大腿构件固定连接有第一连接板，所述盖板固定连接有第二连接板，所述第一连接板和第二连接板卡接，所述第一连接板与第二连接板之间设有固定件。
20.通过这样的设置：实现了将盖板固定安装在大腿构件上的功能。
21.作为优选，所述第一连接板沿大腿构件边缘延伸，所述第二连接板沿盖板边缘延伸，所述第一连接板和第二连接板挡住大腿构件和盖板之间的缝隙。
22.通过这样的设置：能够起到提高美观性和保护第一连杆的作用。
23.作为优选，所述第一连接板和第二连接板设有供第二连杆和小腿构件穿过的避位槽。
24.通过这样的设置：保证第二连杆和小腿构件的运动行程。
25.作为优选，所述固定件共设置多个。
26.通过这样的设置：利用多个固定件同时进行固定，起到提高第一连接板和第二连接板之间的结构稳定性的作用。
27.相对于现有技术，本实用新型取得了有益的技术效果：
28.1、该腿部结构在大腿构件和小腿构件之后，还增加了脚部构件，形成了三段式腿
部结构，从而能够在满足腿部结构末端运动行程的基础上，缩短了大腿构件和小腿构件的长度，从而有效减小了对关节处的力矩需求，并能起到提高可靠性的作用，有利于提升机器人的运动能力。达到可靠性较好和关节处的力矩需求较小的优点。
附图说明
29.图1是本实用新型实施例中一种三段式机器人腿部结构的结构示意图；
30.图2是本实用新型实施例中一种三段式机器人腿部结构的拆解示意图。
31.其中，各附图标记所指代的技术特征如下：
32.11、大腿构件；12、转动套；13、盖板；14、第一连接板；15、第二连接板；16、固定件；17、避位槽；21、小腿构件；22、小腿转动销；23、小腿联动销；31、第一连杆；32、第二连杆；33、连杆转动销；41、脚部构件；42、脚部转动销；43、脚部联动销；51、驱动件；52、法兰盘；53、法兰销。
具体实施方式
33.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本实用新型进行进一步详细说明，但本实用新型要求保护的范围并不局限于下述具体实施例。
34.参考图1和图2，一种三段式机器人腿部结构，包括大腿构件11、小腿构件21、驱动件51和脚部构件41。驱动件51为电机。
35.大腿构件11和小腿构件21转动连接，脚部构件41与小腿构件21转动连接，驱动件51安装在大腿构件11上，驱动件51输出端安装法兰盘52，法兰盘52和小腿构件21之间设有第一连杆31，第一连杆31两端分别与法兰盘52和小腿构件21转动连接，大腿构件11、小腿构件21、第一连杆31和法兰盘52组成四连杆机构，大腿构件11和脚部构件41之间设有第二连杆32，第二连杆32两端分别与大腿构件11和脚部构件41转动连接，大腿构件11、小腿构件21、脚部构件41和第二连杆32组成四连杆机构。法兰盘52安装有法兰销53，小腿构件21安装有小腿联动销23和小腿转动销22，第一连杆31两端分别与法兰销53和小腿联动销23转动连接，小腿转动销22与大腿构件11转动连接，法兰销53与法兰盘52的转动轴心错开，小腿联动销23和小腿转动销22的转动轴心错开。
36.第二连杆32安装有连杆转动销33，连杆转动销33与大腿构件11转动连接，脚部构件41安装有脚部转动销42和脚部联动销43，脚部转动销42与小腿构件21转动连接，脚部联动销43与第二连杆32转动连接，连杆转动销33、小腿转动销22、脚部转动销42和脚部联动销43相互错开，小腿转动销22位于脚部转动销42和小腿联动销23之间。连杆转动销33和脚部联动销43分别位于第二连杆32的两端。小腿转动销22与连杆转动销33的间距大小等于脚部转动销42与脚部联动销43的间距大小，脚部联动销43与连杆转动销33的间距大小等于脚部转动销42与小腿转动销22的间距大小。大腿构件11固定连接有转动套12，转动套12与连杆转动销33配合。大腿构件11安装有盖板13，第一连杆31位于盖板13和大腿构件11之间。
37.大腿构件11固定连接有第一连接板14，盖板13固定连接有第二连接板15，第一连接板14和第二连接板15卡接，第一连接板14和第二连接板15之间设有固定件16。通过第一连接板14、第二连接板15和固定件16的设置，实现了将盖板13固定安装在大腿构件11上的
功能。第一连接板14沿大腿构件11边缘延伸，第二连接板15沿盖板13边缘延伸，第一连接板14和第二连接板15挡住大腿构件11和盖板13之间的缝隙。第一连接板14和第二连接板15设有供第二连杆32和小腿构件21穿过的避位槽17。固定件16共设置多个，多个固定件16采用第一螺钉和第二螺钉，第一螺钉穿设于第一连接板14并与第二连接板15螺纹连接，第二螺钉穿设于第二连接板15并与第一连接板14螺纹连接，实现通过固定件16将盖板13固定在大腿构件11上的功能，并能够从不同方向上锁紧第一连接板14和第二连接板15，起到提高结构稳定性的作用。
38.驱动件51在大腿构件11上带动法兰盘52转动，法兰盘52通过第一连杆31带动小腿构件21在大腿构件11上转动，小腿构件21在转动过程中带动脚部构件41运动，并通过第二连杆32限制脚部构件41的转动角度，从而实现驱动腿部结构运动的功能。
39.本实施例具有以下优点：
40.该腿部结构在大腿构件11和小腿构件21之后，还增加了脚部构件41，形成了三段式腿部结构，从而能够在满足腿部结构末端运动行程的基础上，缩短了大腿构件11和小腿构件21的长度，从而有效减小了对关节处的力矩需求，并能起到提高可靠性的作用，有利于提升机器人的运动能力。达到可靠性较好和关节处的力矩需求较小的优点。
41.通过法兰销53、小腿联动销23的设置，实现第一连杆31两端分别与法兰盘52和小腿构件21转动连接的功能。通过小腿转动销22的设置，实现小腿构件21在大腿构件11上转动的功能。
42.通过连杆转动销33和脚部联动销43的设置，实现第二连杆32两端分别与大腿构件11和脚部构件41转动连接的功能。通过脚部转动销42的设置，实现小腿构件21与脚部构件41转动连接的功能。
43.第二连杆32、大腿构件11、小腿构件21和脚部构件41组成了平行四边形机构，能够使得腿部结构在运动过程中，大腿构件11和脚部构件41在小腿构件21上以相同的角速度运动，从而使得驱动小腿构件21两端的关节运动所需要的力矩相接近，防止其中一个关节所需要的力矩过大，达到可靠性较好和关节处的力矩需求较小的优点。
44.通过转动套12给连杆转动销33提供支撑力，使连杆转动销33能够更为稳定地在大腿构件11上转动，起到提高可靠性的作用。
45.通过盖板13的设置，能够挡住第一连杆31，在提高美观性的同时，还能够防止外部物体与第一连杆31发生碰撞，起到保护第一连杆31的作用。
46.通过第一连接板14和第二连接板15挡住大腿构件11和盖板13之间的间隙，能够起到提高美观性和保护第一连杆31的作用。
47.通过避位槽17的设置，防止第一连接板14和第二连接板15挡住第二连杆32和小腿构件21，保证第二连杆32和小腿构件21的运动行程。
48.根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对实用新型构成任何限制。

技术特征：
1.一种三段式机器人腿部结构，包括大腿构件(11)、小腿构件(21)和驱动件(51)，所述大腿构件(11)和小腿构件(21)转动连接，其特征在于：还包括脚部构件(41)，所述脚部构件(41)与小腿构件(21)转动连接，所述驱动件(51)安装在大腿构件(11)上，所述驱动件(51)输出端安装法兰盘(52)，所述法兰盘(52)和小腿构件(21)之间设有第一连杆(31)，所述第一连杆(31)两端分别与法兰盘(52)和小腿构件(21)转动连接，所述大腿构件(11)、小腿构件(21)、第一连杆(31)和法兰盘(52)组成四连杆机构，所述大腿构件(11)和脚部构件(41)之间设有第二连杆(32)，所述第二连杆(32)两端分别与大腿构件(11)和脚部构件(41)转动连接，所述大腿构件(11)、小腿构件(21)、脚部构件(41)和第二连杆(32)组成四连杆机构。2.根据权利要求1所述的三段式机器人腿部结构，其特征在于：所述法兰盘(52)安装有法兰销(53)，所述小腿构件(21)安装有小腿联动销(23)和小腿转动销(22)，所述第一连杆(31)两端分别与法兰销(53)和小腿联动销(23)转动连接，所述小腿转动销(22)与大腿构件(11)转动连接，所述法兰销(53)与法兰盘(52)的转动轴心错开，所述小腿联动销(23)和小腿转动销(22)的转动轴心错开。3.根据权利要求2所述的三段式机器人腿部结构，其特征在于：所述第二连杆(32)安装有连杆转动销(33)，所述连杆转动销(33)与大腿构件(11)转动连接，所述脚部构件(41)安装有脚部转动销(42)和脚部联动销(43)，所述脚部转动销(42)与小腿构件(21)转动连接，所述脚部联动销(43)与第二连杆(32)转动连接，所述连杆转动销(33)、小腿转动销(22)、脚部转动销(42)和脚部联动销(43)相互错开，所述小腿转动销(22)位于脚部转动销(42)和小腿联动销(23)之间。4.根据权利要求3所述的三段式机器人腿部结构，其特征在于：所述小腿转动销(22)与连杆转动销(33)的间距大小等于脚部转动销(42)与脚部联动销(43)的间距大小，所述脚部联动销(43)与连杆转动销(33)的间距大小等于脚部转动销(42)与小腿转动销(22)的间距大小。5.根据权利要求1所述的三段式机器人腿部结构，其特征在于：所述大腿构件(11)固定连接有转动套(12)，所述转动套(12)与连杆转动销(33)配合。6.根据权利要求1所述的三段式机器人腿部结构，其特征在于：所述大腿构件(11)安装有盖板(13)，所述第一连杆(31)位于盖板(13)和大腿构件(11)之间。7.根据权利要求6所述的三段式机器人腿部结构，其特征在于：所述大腿构件(11)固定连接有第一连接板(14)，所述盖板(13)固定连接有第二连接板(15)，所述第一连接板(14)和第二连接板(15)卡接，所述第一连接板(14)与第二连接板(15)之间设有固定件(16)。8.根据权利要求7所述的三段式机器人腿部结构，其特征在于：所述第一连接板(14)沿大腿构件(11)边缘延伸，所述第二连接板(15)沿盖板(13)边缘延伸，所述第一连接板(14)和第二连接板(15)挡住大腿构件(11)和盖板(13)之间的缝隙。9.根据权利要求8所述的三段式机器人腿部结构，其特征在于：所述第一连接板(14)和第二连接板(15)设有供第二连杆(32)和小腿构件(21)穿过的避位槽(17)。10.根据权利要求7所述的三段式机器人腿部结构，其特征在于：所述固定件(16)共设置多个。

技术总结
本实用新型公开了一种三段式机器人腿部结构，包括大腿构件、小腿构件和驱动件，所述大腿构件和小腿构件转动连接，还包括脚部构件，所述脚部构件与小腿构件转动连接，所述驱动件安装在大腿构件上，所述驱动件输出端安装法兰盘，所述法兰盘和小腿构件之间设有第一连杆，所述第一连杆两端分别与法兰盘和小腿构件转动连接，所述大腿构件、小腿构件、第一连杆和法兰盘组成四连杆机构，所述大腿构件和脚部构件之间设有第二连杆，所述第二连杆两端分别与大腿构件和脚部构件转动连接，所述大腿构件、小腿构件、脚部构件和第二连杆组成四连杆机构。本实用新型取得的有益效果：达到可靠性较好和关节处的力矩需求较小的优点。关节处的力矩需求较小的优点。关节处的力矩需求较小的优点。


技术研发人员：宋志涛 乐林株 曾宣淇 张凌玮 张鸿博 刘云辉
受保护的技术使用者：香港物流机械人研究中心有限公司
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/10/20