一种步行机器人腿部膝盖下关节及步行机器人腿结构制造技术

本实用新型专利技术涉及的是一种步行机器人腿部膝盖下关节，是由小腿连接座、膝盖上关节铰接座和小腿驱动铰接座构成树叉状的一体结构；膝盖上关节铰接座设有第一铰接孔，第一铰接孔的圆心定为C；小腿驱动铰接座设有第二铰接孔，第二铰接孔的圆心定为D；直线CD与小腿中轴线的夹角定为夹角a，夹角a为锐角。本实用新型专利技术结构简单、呈一体结构，简化了机器人零部件，方便机器人的组装；经过两个铰接孔圆心的直线与小腿轴线的夹角为锐角，有助于调节大腿驱动杆和小腿驱动杆的长度及行程，使驱动杆的推力得到最佳发挥，降低机器人能耗，提高能源利用率。本实用新型专利技术还公开了一种由该膝盖下关节构成的步行机器人腿结构。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及机器人
，尤其涉及的是一种步行机器人腿部膝盖下关节及步行机器人腿结构。
技术介绍
现有机器人的运动方式主要包括有轮式、履带式、足式等多种形式。轮式机器人可在平坦路面（公路）上高速移动，但在崎岖不平的地形中，将大大增加能耗，甚至完全丧失行动能力。履带式机器更适合于松软地形行动而不陷入，但其在崎岖不平的地形中能动性与轮式机器人一样差。足式器人则与上述两种机器人不同，其在运动过程中，仅需要一些离散的点供其落足，就可以成功通过崎岖、松软或泥泞的地面。正因为足式机器人在复杂地面行走方面具有更强的适应能力，多足步行机器人受到人们的广泛重视，现已被应用于军事国防、航空航天、工业农业等领域。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述不足，提供：一种结构简单、降低能耗、增加机器人动态性能的步行机器人腿部膝盖下关节，还公开了由该膝盖下关节构成的步行机器人腿结构。为实现上述目的，本技术的技术解决方案是：一种步行机器人腿部膝盖下关节，是由小腿连接座、膝盖上关节铰接座和小腿驱动铰接座构成树叉状的一体结构；膝盖上关节铰接座设有第一铰接孔，第一铰接孔的圆心定为C；小腿驱动铰接座设有第二铰接孔，第二铰接孔的圆心定为D；直线CD与小腿中轴线的夹角定为夹角a，夹角a为锐角。一种步行机器人腿结构，包括髋部、大腿、小腿、大腿驱动杆、小腿驱动杆、膝盖上关节、以及权利要求1所述步行机器人腿部膝盖下关节；膝盖上关节呈L型，其弯折处铰接于膝盖上关节铰接座；大腿的上端铰接于髋部的中部，下端与膝盖上关节的一端铰接；大腿驱动杆的上端铰接于髋部的前部，下端与膝盖上关节的另一端铰接；小腿驱动杆的上端铰接于髋部的后部，下端铰接于小腿驱动铰接座；小腿固定连接于小腿连接座；大腿驱动杆和小腿驱动杆均可沿长度方向伸缩。优选的，小腿驱动杆绕髋部的A点转动；步行机器人腿向前迈时，夹角ADC的角度为75°-105°之间；步行机器人腿向后迈时，夹角ADC的角度为75°-105°之间。优选的，步行机器人腿向前迈至最前端时，夹角ADC的角度为83-88°；步行机器人腿向后迈至最后端时，夹角ADC的角度又回到83-88°。优选的，步行机器人腿向前迈至最前端，夹角ADC的角度为85°；步行机器人腿向后迈至最后端，夹角ADC的角度又回到85°。优选的，大腿驱动杆和小腿驱动杆沿长度方向伸缩由液压、气压、或电机驱动。优选的，小腿底部固定连接有足部，足部的底端呈球形。优选的，足部的底面固定有弹性的垫片。优选的，垫片由橡胶制成。通过采用上述的技术方案，本技术的有益效果是：步行机器人腿部膝盖下关节的结构简单、呈一体结构，简化了机器人零部件，方便机器人的组装；经过两个铰接孔圆心的直线与小腿轴线的夹角为锐角，有助于调节大腿驱动杆和小腿驱动杆的长度及行程，使驱动杆推力得到最佳发挥，降低机器人能耗，提高能源利用率。采用上述膝盖下关节组成的步行机器人腿结构，其膝盖关节部位不含任何动力源，结构简单轻巧，能够获得高的运动速度，步行机器人腿位于最前端和最后端两个极端时，夹角ADC角度大小一致或相近且趋近90°，小腿驱动杆获得最大力矩，保证小腿驱动杆最为省力，有效降低能耗。附图说明图1为步行机器人腿部膝盖下关节示意图；图2为步行机器人腿结构结构示意图；图3为步行机器人腿结构前迈结构示意图；图4为步行机器人腿结构后迈结构示意图；（1、步行机器人腿部膝盖下关节；11、小腿连接座；12、膝盖上关节铰接座；121、第一铰接孔；13、小腿驱动铰接座；131、第二铰接孔；2、髋部；3、大腿；4、小腿；5、大腿驱动杆；6、小腿驱动杆；7、膝盖上关节；8、足部；）。具体实施方式以下结合附图和具体实施例来进一步说明本技术。本技术中所提到的方向用语，上、下是至明书附图1-4的上下；前是指说明书附图2-4的右侧，后是指说明书附图2-4的左侧；使用的方向用语是用来说明并非用来限制本技术。如图1所示，一种步行机器人腿部膝盖下关节，是由小腿连接座11、膝盖上关节铰接座12和小腿驱动铰接座13构成树叉状的一体结构，小腿连接座11可以是方形或圆形的套管。其中，膝盖上关节铰接座12设有第一铰接孔121，将第一铰接孔121的圆心定为C；小腿驱动铰接座13设有第二铰接孔131，将第二铰接孔131的圆心定为D。直线CD与小腿4中轴线的夹角定为夹角a，夹角a为锐角。如图2所示，一种步行机器人腿结构，包括髋部2、大腿3、小腿4、大腿驱动杆5、小腿驱动杆6、膝盖上关节7、以及步行机器人腿部膝盖下关节1。膝盖上关节7呈L型，弯折处通过轴承（未示出）铰接于膝盖上关节铰接座12；大腿3的上端铰接于髋部2的中部，下端与膝盖上关节7的一端铰接接；大腿驱动杆6的上端铰接于髋部2的前部，下端与膝盖上关节7的另一端铰接；小腿驱动杆6的上端铰接于髋部2的后部，下端铰接于小腿驱动铰接座13；小腿4固定连接于小腿连接座11。本结构中，大腿驱动杆5和小腿驱动杆6均可沿长度方向伸缩，其伸缩可采用液压、气压、电机或其他方式驱动，最佳选择是大腿驱动杆5和小腿驱动杆6均为电动缸。小腿4底部固定连接有足部8，足部8的底端呈球形，有助于提高机器人行动灵活和稳定性；为减小足部8与地面接触时的冲力并减少磨损，足部8底面固定有弹性垫片（未示出），弹性垫片可以采用聚氨酯、硅橡胶或软尼龙制成。小腿驱动杆6上部绕一固定点转动，该固定点定为A点，A点位于髋部2的后端；大腿3上部绕另一固定点转动，该固定点定为B点，B点位于髋部2的前端。如图3所示，步行机器人腿向前迈期间，夹角ADC的角度在75-105°之间变化；当步行机器人腿迈至最前端时，夹角ADC的角度为85-90°，最佳的为85°。如图4所示，步行机器人腿向后迈期间，夹角ADC的角度在75-105°之间变化；当步行机器人腿迈至最后端时，夹角ADC 最佳的是夹角ADC的角度为85-90°，最佳的为85°。步行机器人腿位于最前端和最后端两个极端时，夹角ADC角度大小一致或相近且趋近90°，此时小腿驱动杆获得最大力矩，进而使小腿驱动杆最省力，有效降低能耗。以上所述的，仅为本技术的较佳实施例而已，不能限定本技术实施的范围，凡是依本技术申请专利范围所作的均等变化与装饰，皆应仍属于本技术涵盖的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种步行机器人腿部膝盖下关节，其特征在于，是由小腿连接座、膝盖上关节铰接座和小腿驱动铰接座构成树叉状的一体结构；膝盖上关节铰接座设有第一铰接孔，第一铰接孔的圆心定为C；小腿驱动铰接座设有第二铰接孔，第二铰接孔的圆心定为D；直线CD与小腿中轴线的夹角定为夹角a，夹角a为锐角。

【技术特征摘要】
1.一种步行机器人腿部膝盖下关节，其特征在于，是由小腿连接座、膝盖上关节铰接座和小腿驱动铰接座构成树叉状的一体结构；膝盖上关节铰接座设有第一铰接孔，第一铰接孔的圆心定为C；小腿驱动铰接座设有第二铰接孔，第二铰接孔的圆心定为D；直线CD与小腿中轴线的夹角定为夹角a，夹角a为锐角。2.一种步行机器人腿结构，其特征在于，包括髋部、大腿、小腿、大腿驱动杆、小腿驱动杆、膝盖上关节、以及权利要求1所述步行机器人腿部膝盖下关节；膝盖上关节呈L型，其弯折处铰接于膝盖上关节铰接座；大腿的上端铰接于髋部的中部，下端与膝盖上关节的一端铰接；大腿驱动杆的上端铰接于髋部的前部，下端与膝盖上关节的另一端铰接；小腿驱动杆的上端铰接于髋部的后部，下端铰接于小腿驱动铰接座；小腿固定连接于小腿连接座；大腿驱动杆和小腿驱动杆均可沿长度方向伸缩。3.根据权利要求2所述步行机器人腿结构，其特征在于，小腿驱动杆绕髋部的A点转动；步行机器人腿向...

【专利技术属性】
技术研发人员：林新英，简民，张彦陟，
申请(专利权)人：闽南理工学院，
类型：新型
国别省市：福建;35