拟人双足步行机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种拟人双足步行机器人，包括躯干机构以及固定连接在所述躯干机构底部的两组腿部行走装置组件；每组所述腿部行走装置组件包括自上而下依次设置的髋关节驱动机构、腿部驱动装置、脚掌行走装置；本实用新型专利技术提供的拟人双足步行机器人，其弥补了传统串联机器人以及传统并联机器人的技术不足，兼顾了两者的技术优势。本实用新型专利技术提供的拟人双足步行机器人，其具有模拟运动动作多样，模拟性能强、可靠性强，结构设计合理且实用性强等诸多方面的技术优势。

Humanoid biped walking robot

The utility model discloses a humanoid biped walking robot, including the torso mechanism and fixedly connected with the bottom of the trunk mechanism group two leg assembly; each of the leg assembly includes top-down arranged hip leg driving mechanism, driving device, foot walking device; the utility model provides a biped walking robot, the robot is insufficient to make up for the traditional series parallel robot technology and traditional technology, taking into account the advantages of both. The humanoid biped walking robot provided by the utility model has many advantages, such as multiple motion simulation, strong simulation performance, strong reliability, reasonable structural design and strong practicability.

【技术实现步骤摘要】
拟人双足步行机器人
本技术涉及机器人装备
，尤其涉及一种拟人双足步行机器人。
技术介绍
众所周知，机器人是自动执行工作的机器装置。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。随着人们生活水平的提高，我们的日常生活也越来越依靠机械人帮助我们完成一些工作，例如：加工车间的机器人、执行航拍任务的机器人以及模拟人体复杂动作的拟人机器人等；拟人机器人作为工业制造领域的高端产品之一，对于工业智能化进程起着非常重要的作用。拟人机器人具有广泛的应用领域，它不仅可以在有毒、粉尘等恶劣环境下进行代人作业，而且在医疗领域，也可以协助医生进行手术，同时帮助残疾病人有效的康复，另外在娱乐和人工服务等领域也屡见不鲜。拟人机器人相比其他机器人有着如下明显的优势：首先相对轮式或履带式移动机器人，双足步行拟人机器人具有更灵活的运动能力，能够适应各种复杂的地面环境，具有更强的逾越障碍能力；而相对普通机器人，拟人机器人具有更智能化，能够更好地实现人机交互能力。腿部作为拟人机器人的重要组成部分，其结构设计的好坏直接影响着整个拟人机器人的运动性能。到目前为止，关于拟人机器人腿部设计的相关文献及专利主要是针对关节构型、驱动装置等两个方面进行改进优化的。在关节构型方面，从国内外研究的比较成熟的拟人机器人来看，大多数的机器人腿部都是采用串联构型；例如美国波士顿动力公司的Atlas机器人、日本本田公司的Asimo机器人、北京理工大学的“汇童”机器人、国防科技大学的“先行者”机器人等，但是由于串联机构固有的缺陷，上述拟人机器人依然存在传动精度低、刚度小、承载能力小等不足。另外虽然也有采用并联构型的，如日本早稻田大学的“WL-16”机器人，但是由于并联机构工作空间小，使得机器人灵活性受到限制。在驱动装置方面，目前大多数机器人都采用直流电机驱动，并由谐波减速器和同步齿形带传动来实现关节旋转，如Asimo机器人，也有采用液压驱动的，如Atlas机器人，然而上述两种驱动方式都存在制造成本高、重量大、控制复杂等问题。传统的拟人机器人其在人体脚掌关节模拟存在技术不足，传统的拟人机器人其一般都只有简单的脚掌结构，其无法实现模拟类似人体脚掌关节在三维空间内实现复杂的扭转、自由转向等动作，因此传统的拟人机器人其在人体脚掌部分模拟方面仍然存在技术缺陷；传统的拟人机器人其髋关节模拟存在技术不足，其一般都没有安装髋关节驱动机构，因此其无法模拟类似人体髋关节在三维空间内实现复杂的扭转、自由转向等动作，因此传统的拟人机器人其在人体髋关节模拟方面仍然存在技术缺陷；综上所述，传统拟人机器人各个关节机构都在技术缺陷，同时其各个机构装置也无法执行协调的相互联动动作，无法实现整体拟人机器人的高质量仿真动作和技术功能。因此，如何克服传统拟人机器人的上述技术缺陷是本领域技术人员急需解决的技术问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种拟人双足步行机器人，以解决上述问题。为了达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：本技术提供了一种拟人双足步行机器人，包括躯干机构以及固定连接在所述躯干机构底部的两组腿部行走装置组件；两组所述腿部行走装置组件用于模拟人体双腿行走动作；每组所述腿部行走装置组件包括自上而下依次设置的髋关节驱动机构、腿部驱动装置、脚掌行走装置；所述髋关节驱动机构、所述腿部驱动装置、所述脚掌行走装置按照顺序两两连接；其中，所述髋关节驱动机构包括动平台、三组连杆驱动组件、静平台；所述静平台固定连接在所述躯干机构的底部；每组所述连杆驱动组件包括第一连杆、第二连杆、髋部驱动电机；三组所述髋部驱动电机沿着所述静平台的周向方向上间隔固定连接在所述静平台的底部；每组所述髋部驱动电机的输出轴连接在对应的所述第二连杆的一端，所述第二连杆的另一端与对应的所述第一连杆的一端铰接，所述第一连杆的另一端与所述动平台铰接；且三组所述第一连杆沿着所述动平台顶部的周向方向上间隔排列分布；其中，所述腿部驱动装置包括大腿驱动装置、膝关节运动机构和小腿驱动装置；所述大腿驱动装置包括大腿支撑板和一组大腿驱动机构；所述大腿驱动机构固定连接于所述大腿支撑板上；所述小腿驱动装置包括小腿支撑板和两组小腿驱动机构；两组所述小腿驱动机构固定连接于所述小腿支撑板两侧；所述膝关节运动机构设置在所述大腿支撑板与所述小腿支撑板之间；且所述膝关节运动机构作为所述大腿支撑板通过与所述小腿支撑板之间铰接点，形成相对转动配合关系；所述大腿驱动机构用于推动所述小腿支撑板沿着所述铰接点产生摆动动作；其中，所述脚掌行走装置包括脚掌机构和踝关节运动机构；所述脚掌机构自一端至另一端包括前脚掌部、脚板部以及后脚跟部；且所述脚板部为平面结构；所述前脚掌部与所述脚板部的连接端为平面结构，所述前脚掌部的远离连接端的另一端为圆弧面结构；所述后脚跟部与所述脚板部的连接端为平面结构，所述后脚跟部的远离连接端的另一端为圆弧面结构；且所述脚板部与所述前脚掌部之间通过第一柔性铰链连接；所述脚板部与所述后脚跟部之间通过第二柔性铰链连接；两组所述小腿驱动机构用于通过所述踝关节运动机构带动所述脚掌机构实施三维自由转向动作。优选的，作为一种可实施方案；所述第一连杆为圆弧形连杆，且所述第二连杆为圆弧形连杆；且所述动平台的顶部沿着所述动平台圆向外侧分别间隔设置有三个第一安装槽，且所述第一安装槽内设置有连接轴；所述第二连杆上均设置有第二安装槽，且所述第二安装槽内设置有连接轴；每组所述连杆驱动组件结构中的所述第一连杆的头端均对应转动配合在所述第一安装槽内的连接轴上；每组所述连杆驱动组件结构中的所述第一连杆的尾端均对应转动配合在所述第二安装槽内的连接轴上。优选的，作为一种可实施方案；所述髋关节驱动机构还包括电机安装座；所述电机安装座沿着所述静平台的周向方向上均匀间隔分布设置。优选的，作为一种可实施方案；所述大腿驱动机构包括沿着所述大腿支撑板自上而下依次顺序排布的第一直线驱动电机、第一电机支架、第一联轴器、第一固定端轴承座、第一丝杠螺母、第一推杆、第一轴承座、第一支撑端轴承座和第一滚珠丝杠、转动连杆；其中，所述第一电机支架固定连接在大腿支撑板上；所述第一直线驱动电机固定连接于第一电机支架，并通过第一联轴器驱动第一滚珠丝杠转动；所述第一固定端轴承座和所述第一支撑端轴承座内均安装有轴承；所述第一滚珠丝杠的两端分别伸入在所述第一固定端轴承座和所述第一支撑端轴承座的轴承内孔并转动配合；所述第一滚珠丝杠与所述第一丝杠螺母配合构成滚珠丝杠运动副；所述第一推杆的一端固定连接于所述第一丝杠螺母上，所述第一推杆的另一端伸入所述第一轴承座内滑动配合，并通过所述转动连杆与所述小腿支撑板连接；所述转动连杆的头端与所述第一推杆转动配合，且所述转动连杆的尾端与所述小腿支撑板转动配合。优选的，作为一种可实施方案；所述小腿驱动机构包括沿着所述小腿支撑板自上而下依次顺序排布的第二直线驱动电机、第二电机支架、第二联轴器、第二固定端轴承座、第二丝杠螺母、第二推杆、第二轴承座、第二支撑端轴承座和第二滚珠丝杠、固定连杆；其中，所述第二电机支架固定连接在小腿支撑板上；所述第二直线驱动电机固定连接于第二电机支架，并通过第二联轴器驱动第二滚珠丝杠转动；所述第二固定端轴承座和所述第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种拟人双足步行机器人，其特征在于，包括躯干机构以及固定连接在所述躯干机构底部的两组腿部行走装置组件；两组所述腿部行走装置组件用于模拟人体双腿行走动作；每组所述腿部行走装置组件包括自上而下依次设置的髋关节驱动机构、腿部驱动装置、脚掌行走装置；所述髋关节驱动机构、所述腿部驱动装置、所述脚掌行走装置按照顺序两两连接；其中，所述髋关节驱动机构包括动平台、三组连杆驱动组件、静平台；所述静平台固定连接在所述躯干机构的底部；每组所述连杆驱动组件包括第一连杆、第二连杆、髋部驱动电机；三组所述髋部驱动电机沿着所述静平台的周向方向上间隔固定连接在所述静平台的底部；每组所述髋部驱动电机的输出轴连接在对应的所述第二连杆的一端，所述第二连杆的另一端与对应的所述第一连杆的一端铰接，所述第一连杆的另一端与所述动平台铰接；且三组所述第一连杆沿着所述动平台顶部的周向方向上间隔排列分布；其中，所述腿部驱动装置包括大腿驱动装置、膝关节运动机构和小腿驱动装置；所述大腿驱动装置包括大腿支撑板和一组大腿驱动机构；所述大腿驱动机构固定连接于所述大腿支撑板上；所述小腿驱动装置包括小腿支撑板和两组小腿驱动机构；两组所述小腿驱动机构固定连接于所述小腿支撑板两侧；所述膝关节运动机构设置在所述大腿支撑板与所述小腿支撑板之间；且所述膝关节运动机构作为所述大腿支撑板通过与所述小腿支撑板之间铰接点，形成相对转动配合关系；所述大腿驱动机构用于推动所述小腿支撑板沿着所述铰接点产生摆动动作；其中，所述脚掌行走装置包括脚掌机构和踝关节运动机构；所述脚掌机构自一端至另一端包括前脚掌部、脚板部以及后脚跟部；且所述脚板部为平面结构；所述前脚掌部与所述脚板部的连接端为平面结构，所述前脚掌部的远离连接端的另一端为圆弧面结构；所述后脚跟部与所述脚板部的连接端为平面结构，所述后脚跟部的远离连接端的另一端为圆弧面结构；且所述脚板部与所述前脚掌部之间通过第一柔性铰链连接；所述脚板部与所述后脚跟部之间通过第二柔性铰链连接；两组所述小腿驱动机构用于通过所述踝关节运动机构带动所述脚掌机构实施三维自由转向动作。...

【技术特征摘要】
1.一种拟人双足步行机器人，其特征在于，包括躯干机构以及固定连接在所述躯干机构底部的两组腿部行走装置组件；两组所述腿部行走装置组件用于模拟人体双腿行走动作；每组所述腿部行走装置组件包括自上而下依次设置的髋关节驱动机构、腿部驱动装置、脚掌行走装置；所述髋关节驱动机构、所述腿部驱动装置、所述脚掌行走装置按照顺序两两连接；其中，所述髋关节驱动机构包括动平台、三组连杆驱动组件、静平台；所述静平台固定连接在所述躯干机构的底部；每组所述连杆驱动组件包括第一连杆、第二连杆、髋部驱动电机；三组所述髋部驱动电机沿着所述静平台的周向方向上间隔固定连接在所述静平台的底部；每组所述髋部驱动电机的输出轴连接在对应的所述第二连杆的一端，所述第二连杆的另一端与对应的所述第一连杆的一端铰接，所述第一连杆的另一端与所述动平台铰接；且三组所述第一连杆沿着所述动平台顶部的周向方向上间隔排列分布；其中，所述腿部驱动装置包括大腿驱动装置、膝关节运动机构和小腿驱动装置；所述大腿驱动装置包括大腿支撑板和一组大腿驱动机构；所述大腿驱动机构固定连接于所述大腿支撑板上；所述小腿驱动装置包括小腿支撑板和两组小腿驱动机构；两组所述小腿驱动机构固定连接于所述小腿支撑板两侧；所述膝关节运动机构设置在所述大腿支撑板与所述小腿支撑板之间；且所述膝关节运动机构作为所述大腿支撑板通过与所述小腿支撑板之间铰接点，形成相对转动配合关系；所述大腿驱动机构用于推动所述小腿支撑板沿着所述铰接点产生摆动动作；其中，所述脚掌行走装置包括脚掌机构和踝关节运动机构；所述脚掌机构自一端至另一端包括前脚掌部、脚板部以及后脚跟部；且所述脚板部为平面结构；所述前脚掌部与所述脚板部的连接端为平面结构，所述前脚掌部的远离连接端的另一端为圆弧面结构；所述后脚跟部与所述脚板部的连接端为平面结构，所述后脚跟部的远离连接端的另一端为圆弧面结构；且所述脚板部与所述前脚掌部之间通过第一柔性铰链连接；所述脚板部与所述后脚跟部之间通过第二柔性铰链连接；两组所述小腿驱动机构用于通过所述踝关节运动机构带动所述脚掌机构实施三维自由转向动作。2.如权利要求1所述的拟人双足步行机器人，其特征在于，所述第一连杆为圆弧形连杆，且所述第二连杆为圆弧形连杆；且所述动平台的顶部沿着所述动平台圆向外侧分别间隔设置有三个第一安装槽，且所述第一安装槽内设置有连接轴；所述第二连杆上均设置有第二安装槽，且所述第二安装槽内设置有连接轴；每组所述连杆驱动组件结构中的所述第一连杆的头端均对应转动配合在所述第一安装槽内的连接轴上；每组所述连杆驱动组件结构中的所述第一连杆的尾端均对应转动配合在所述第二安装槽内的连接轴上。3.如权利要求2所述的拟人双足步行机器人，其特征在于，所述髋关节驱动机构还包括电机安装座；所述电机安装座沿着所述静平台的周向方向上均匀间隔分布设置。4.如权利要求1所述的拟人双足步行机器人，其特征在于，所述大腿驱动机构包括沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪灿雄，
申请(专利权)人：地壳机器人科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11