[發明專利]一種足式機器人及其三關節模組

在審

• 申請號: 202210128934.8
• 申請日: 2022-02-11
• 公開（公告）號: CN114290370A
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 葉樹生;蘇俊通
• 申請（專利權）人: 深圳市人工智能與機器人研究院
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02;B25J9/08;B25J19/00;B62D57/032
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李奧

本發明公開了一種足式機器人及其三關節模組，包括髖正擺模塊、膝關節模塊和髖側擺模塊，膝關節模塊的兩個支撐座分別固定于膝關節直線導軌的兩端，膝關節安裝座與滑動座固定連接，滑動座上固定連接有自潤滑滑動軸承，自潤滑滑動軸承套裝于膝關節直線導軌外并沿膝關節直線導軌滑動，膝關節傳動組件分別與膝關節電機和支撐座固定連接，以將膝關節電機輸出的扭矩轉換為支撐座的直線移動；髖正擺模塊連接于髖側擺模塊的輸出端，膝關節電機連接于髖正擺模塊的輸出端。應用本發明提供足式機器人及其三關節模組，與旋轉式關節相比，直線式關節的作用力臂更短，可以獲得更高的功率密度，從而顯著提升應用其的足式機器人的負載能力。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，更具體地說，涉及一種足式機器人及其三關節模組。

背景技術

輪式機器人在相對平坦的地形上行駛時，運動速度迅速、平穩，但在不平地面上行駛時，能耗將大大增加，而在松軟地面或嚴重崎嶇不平的地形上，車輪的作用也將嚴重喪失，移動效率大大降低。為了改善輪子對松軟地面和不平地面的適應能力，履帶式移動方式應運而生。但履帶式機器人在不平地面上的機動性仍然很差行駛時機身晃動嚴重。四足移動方式是自然界中生物最為廣泛采用的移動方式，表現為穩定性更強，可以更靈活的適應自然界中多樣的地形。四足機器人的特點是自身的可控平衡性以及相對的地形適應性，在山區陡坡、林間、倉庫等復雜地形具有更高的機動性能。

近年來，四足機器人從系統模型分析、本體運動控制理論與算法，到機械電子的硬件技術，均已日趨成熟，已經為四足機器人更廣泛的走進人類社會為社會生產、生活提供服務準備好了一定的理論和技術基礎。四足機器人對復雜地形具有優良的適應性，然而現有的足式機器人的腿部三關節多采用旋轉式關節，由于旋轉式關節結構所需驅動單元輸出更高的功率等特性和驅動單元的發展受限，機器人的負重能力尚有待提高。如果可以賦能四足機器人更優異的運輸能力，將對經濟、社會和科技發展帶來較為重要的積極影響。

綜上所述，如何有效地解決足式機器人因旋轉式關節結構特性導致負載較小等問題，是目前本領域技術人員需要解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種足式機器人及其三關節模組，該三關節模組的結構設計可以有效地解決足式機器人因旋轉式關節結構特性導致負載較小的問題。

為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種足式機器人的三關節模組，包括髖正擺模塊、膝關節模塊和髖側擺模塊，所述膝關節模塊包括膝關節電機、膝關節傳動組件、膝關節安裝座、滑動座、膝關節直線導軌和兩個支撐座，兩個所述支撐座分別固定于所述膝關節直線導軌的兩端，所述膝關節安裝座與所述滑動座固定連接，所述滑動座上固定連接有自潤滑滑動軸承，所述自潤滑滑動軸承套裝于所述膝關節直線導軌外并沿所述膝關節直線導軌滑動，所述膝關節傳動組件分別與所述膝關節電機和所述支撐座固定連接，以將所述膝關節電機輸出的扭矩轉換為所述支撐座的直線移動；所述髖正擺模塊連接于所述髖側擺模塊的輸出端，所述膝關節電機連接于所述髖正擺模塊的輸出端。

進一步地，上述三關節模組中，所述膝關節傳動組件包括帶輪和與所述帶輪配合的同步帶，所述帶輪與所述膝關節電機的輸出端同軸固定連接，所述同步帶分別與兩所述支撐座固定連接。

進一步地，上述三關節模組中，所述膝關節傳動組件還包括與所述帶輪配合的兩個張緊輪，兩個所述張緊輪分別位于所述帶輪的兩端，所述膝關節直線導軌上設置有兩個所述滑動座，所述張緊輪容置于滑動座的凹槽內，與各所述張緊輪配合的設置有張緊軸，所述張緊軸與所述膝關節安裝座固定連接，所述張緊輪滑動套設于所述張緊軸外；所述同步帶由一側繞過所述帶輪，由另一側繞過所述張緊輪以張緊。

進一步地，上述三關節模組中，所述膝關節模塊包括至少兩根平行設置的所述膝關節直線導軌，且所述膝關節直線導軌為圓管或圓棒。

進一步地，上述三關節模組中，所述膝關節模塊包括至少兩根平行設置的所述膝關節直線導軌，且兩根所述膝關節直線導軌的外徑大小不等。