[發明專利]腿部結構及仿人機器人

在審

• 申請號: 202011196189.8
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112208669A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 李海雷;董浩;趙明國;楊國平;張偉寧
• 申請（專利權）人: 深圳市優必選科技股份有限公司
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 劉永康

本申請公開了一種腿部結構及仿人機器人，腿部結構包括大腿件、小腿件、連接于大腿件與小腿件之間的膝部轉動組件、安裝于大腿件的髖關節件，以及安裝于小腿件的踝關節件；踝關節件包括用于驅動腳板側擺的踝部側擺組件，以及用于驅動踝部側擺組件前擺的踝部前擺組件；踝部前擺組件包括固定安裝于小腿件的踝部前擺電機、固定端安裝于小腿件的踝部前擺減速機，以及設于踝部前擺電機與踝部前擺減速機之間的踝部前擺傳動機構；踝部前擺減速機的輸出端與踝部側擺組件相連。只需要將踝部前擺減速機與踝部側擺組件相連，不用將踝部前擺電機設置在踝部前擺組件轉動的軸線上，可減小踝部前擺組件的尺寸，進而減小腿部結構局部的尺寸。

技術領域

本申請涉及機器人領域，尤其涉及一種腿部結構及仿人機器人。

背景技術

常見的仿人機器人單腿一般有六個自由度，由六個關節實現相應的自由度，其中包含：大腿旋轉、髖部前向(前后運動)、髖部側向、膝蓋、踝部前向(前后運動)及踝部側向。在仿人機器人的設計過程中一般由上至下按照“3-1-2”的自由度進行排布，其中髖關節件由大腿旋轉、髖部前向及髖部側向三個自由度組合而成，膝蓋單獨一個關節實現蹲起動作，腳踝一般由踝前向和踝側向兩個自由度組合而成。根據步態算法控制的難易程度，髖部、踝部如果是由正交的結構構成，那么步態算法的解算會比較容易實現，在控制機器人行走的過程中也能提高穩定性，優于非正交結構。

在踝部的設計中，由于需要考慮二自由耦合的同時還要實現二軸正交的結構設計，常見的方式為將踝關節件的各部件均堆積于小腿件與腳板之間。但是該方式使得腿部結構的腳板與小腿件之間結構較為集中，局部尺寸較大，不利于機器人的結構的小型化。由于局部尺寸較大，使得踝關節件的重量過大，也不利于機器人設計時對各處重量的控制，無法從各處重量分布上貼近于人體各處重量的分布，仿人效果差。

發明內容

本申請的一個目的在于提供一種腿部結構，旨在解決現有技術中，仿人機器人腿部結構局部結構較為集中，局部尺寸較大的問題。

為達此目的，本申請實施例采用以下技術方案：

腿部結構，包括大腿件、小腿件、連接于所述大腿件與所述小腿件之間的膝部轉動組件、安裝于所述大腿件的髖關節件，以及安裝于所述小腿件的踝關節件；所述踝關節件包括用于驅動腳板側擺的踝部側擺組件，以及用于驅動所述踝部側擺組件前擺的踝部前擺組件；所述踝部前擺組件包括固定安裝于所述小腿件的踝部前擺電機、固定端安裝于所述小腿件的踝部前擺減速機，以及設于所述踝部前擺電機與所述踝部前擺減速機之間的踝部前擺傳動機構；所述踝部前擺減速機的輸出端與所述踝部側擺組件相連。

本申請的還一個目的在于提供一種仿人機器人，包括上述實施例中所述的腿部結構。

本申請實施例的有益效果：踝部前擺組件的踝部前擺減速機與踝部前擺電機分別安裝于小腿件不同的位置，踝部前擺減速機與踝部前擺電機通過踝部前擺傳動機構實現傳動連接。在實現踝部前擺組件轉動的軸線與踝部側擺組件轉動的軸線相交的情況下，只需要將踝部前擺減速機與踝部側擺組件相連，踝部前擺電機設置的位置較為靈活，可離踝部側擺組件具有一定的距離，而不用將踝部前擺電機設置在踝部前擺組件轉動的軸線上，可減小踝部前擺組件轉動的軸線(X軸)上的尺寸，實現踝關節件也即機器人的局部結構的簡化。小腿件具有足有足夠的空間安裝踝部前擺電機，例如將踝部前擺電機安裝于小腿件的內部(此時小腿件的外部尺寸并沒有增大)。進而將踝部前擺組件各個部件合理緊湊的設置，實現踝關節件的緊湊化，進而實現具有該踝關節件的腿部結構的結構的簡化，減小腿部結構局部的尺寸。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請的實施例中腿部結構的結構示意圖；