[發明專利]一種小腿機構及裝有該小腿機構的雙足機器人

有效

• 申請號: 202010562119.3
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111688839B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 郭廷山;孫敬颋;王恒恒;陳杰
• 申請（專利權）人: 敬科（深圳）機器人科技有限公司
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種小腿機構，包括小腿骨架和集成腳，還包括腳踝支撐組件以及兩組腳踝驅動組件；所述小腿骨架與集成腳通過所述腳踝支撐組件萬向鉸接；所述腳踝驅動組件包括安裝在小腿骨架上端一側的旋轉驅動件、固接在旋轉驅動件輸出軸上的輸出桿以及鉸接在輸出桿遠離旋轉驅動件一端的連接桿，所述連接桿萬向鉸接于所述集成腳上側；兩個腳踝驅動組件中的旋轉驅動件分別對稱布置于小腿骨架兩側。本發明的優點是：通過將旋轉驅動件設置到小腿骨架上端，然后由輸出桿和連接桿將旋轉驅動件的動作傳遞到集成腳上，降低了腳踝處的重量，抬高了小腿質心，使得小腿運動更易于被控制。

技術領域

本發明涉及雙足機器人領域，尤其是涉及一種小腿機構及裝有該小腿機構的雙足機器人。

背景技術

雙足機器人是一種仿生類型的機器人，能夠直立行走，具有良好的自由度，動作靈活、自如、穩定。作為由機械控制的動態系統，雙足機器人包含了豐富的動力學特性。在未來的生產生活中，類人型雙足行走機器人可以幫助人類解決很多問題比如馱物、搶險等一系列危險或繁重的工作。

為了更好的模型人類的行走，雙足機器人的小腿以下尤其是腳踝位置要求重量輕、體積小、剛性優良，現有的雙足機器人在腳踝連接位置設置有大量的連接組件和驅動組件，導致機器人腳踝位置重量大，從而導致小腿繞膝關節擺動時，擺動慣量大，不易控制。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種小腿機構，其優點是：降低了腳踝處的重量，抬高了小腿質心，使得小腿運動更易于被控制。

本發明的上述發明目的是通過以下技術方案得以實現的：一種小腿機構，包括小腿骨架和集成腳，還包括腳踝支撐組件以及兩組腳踝驅動組件；所述小腿骨架與集成腳通過所述腳踝支撐組件萬向鉸接；所述腳踝驅動組件包括安裝在小腿骨架上端一側的旋轉驅動件、固接在旋轉驅動件輸出軸上的輸出桿以及鉸接在輸出桿遠離旋轉驅動件一端的連接桿，所述連接桿萬向鉸接于所述集成腳上側；兩個腳踝驅動組件中的旋轉驅動件分別對稱布置于小腿骨架兩側。

通過上述技術方案，腳踝支撐組件將小腿骨架與集成腳萬向鉸接到一起，腳踝驅動組件可以驅動集成腳繞腳踝支撐組件轉動，從而使得腳部可以完成擬人化動作；通過將旋轉驅動件設置到小腿骨架上端，然后由輸出桿和連接桿將旋轉驅動件的動作傳遞到集成腳上，降低了腳踝處的重量，抬高了小腿質心，使得小腿運動更易于被控制。

本發明進一步設置為：所述腳踝支撐組件包括十字軸、兩個固定連接在集成腳上側的支撐鉸支座以及兩個固定連接在小腿骨架下端的小腿鉸支座；所述十字軸相對的兩端分別轉動連接在兩個支撐鉸支座上，另外兩端分別轉動連接在兩個小腿鉸支座上。

通過上述技術方案，將小腿骨架與集成腳萬向鉸接到一起，使得集成腳和腳掌在腳踝驅動組件的驅動下可以完成擬人化動作。

本發明進一步設置為：所述小腿鉸支座和所述支撐鉸支座上均開設有階梯孔，所述十字軸的四端分別伸入各個階梯孔中，且所述階梯孔靠近十字軸中心一端的直徑小于其遠離十字軸中心一端的直徑；所述十字軸的四個端部上均沿逐漸遠離十字軸中心的方向依次套設有第一銅套和支撐軸承，所述第一銅套和所述支撐軸承位于相應階梯孔內；所述十字軸上對應第一銅套處設有限制第一銅套向十字軸中心滑動的第一定位軸肩，所述十字軸上對應支撐軸承處設有限制第一銅套向十字軸軸心滑動的第二定位軸肩；所述十字軸的各個端部外側還設置有第一鎖緊套，所述第一鎖緊套通過第一鎖緊螺釘固接于所述十字軸上并限制所述支撐軸承無法從十字軸上脫落。

通過上述技術方案，第一銅套和支撐軸承組合的方式降低了十字軸與小腿鉸支座或支撐鉸支座之間的摩擦阻力和摩擦損耗，提高了腳踝支撐組件的可承載能力，消除了軸向間隙，使雙足機器人能夠實現高精度控制；另外，可通過第一鎖緊套和第一鎖緊螺釘施加預壓載荷提高了腳踝支撐組件的剛性。

本發明進一步設置為：所述十字軸包括一根主軸和兩根副軸，所述主軸周側壁中部開設有螺紋孔，所述副軸上沿軸線開設有穿絲孔，連接副軸與第一鎖緊套的第一鎖緊螺釘經穿絲孔穿過并與螺紋孔螺紋連接。