一种三腿节腿部结构及四足机器人制造技术

本发明专利技术公开一种三腿节腿部结构及四足机器人，涉及四足机器人技术领域，三腿节腿部结构包括侧摆关节模块、髋关节模块和膝关节模块，侧摆关节模块中侧摆电机的输出轴与侧摆轴固定连接；髋关节模块中第一髋关节连接件一端与侧摆轴固定连接，另一端固定髋关节电机，髋关节电机安装于第二髋关节连接件和第三髋关节连接件之间；膝关节模块固定于髋关节模块上，膝关节电机固定于大腿外壳内，通过主动锥齿轮与固定于小腿组件上第一从动锥齿轮啮合，膝关节轴的两端穿过小腿组件并在大腿外壳上形成绕膝关节轴轴线的转动连接。本发明专利技术的三腿节腿部结构及四足机器人，在保证其基本运动的同时，充分减小腿部结构的空间体积，机械结构紧凑，空间布局合理。

A three legged leg structure and quadruped robot

The invention discloses a tripod leg structure and a quadruped robot, which relates to the technical field of a quadruped robot. The tripod leg structure comprises a side swing joint module, a hip joint module and a knee joint module. The output shaft of the side swing motor in the side swing joint module is fixed and connected with the side swing shaft; and the first hip joint connector in the hip joint module. One end is fixed to the lateral swing shaft, the other is fixed to the hip motor, which is installed between the second hip joint connector and the third hip joint connector; the knee joint module is fixed to the hip joint module, the knee joint motor is fixed to the thigh shell, and the first slave is fixed to the leg component through the active bevel gear. Bevel gears engage, and both ends of the knee shaft pass through the leg assembly and form a rotational connection around the knee shaft axis on the thigh housing. The three-legged joint leg structure and the quadruped robot of the invention can ensure the basic movement of the three-legged joint, while fully reducing the space volume of the leg structure, having compact mechanical structure and reasonable spatial layout.

【技术实现步骤摘要】
一种三腿节腿部结构及四足机器人
本专利技术涉及四足机器人
，特别是涉及一种三腿节腿部结构及四足机器人。
技术介绍
自然界中的大型陆生动物大多为四足动物，无论在峭壁、丘陵、草原，还是沙漠，总能见到四足动物矫健的身影，这充分表明了物竞天择、自然进化对四足移动方式的肯定。四足机器人以四足动物为仿生对象，具有像四足动物那样灵活运动的潜在能力，既有比双足机器人更好的稳定性，又有比六足机器人更简单的机构，是一种灵活性、机动性、实用性、推广性兼具的移动机器人。几十年来，国内外学者对四足机器人的运动规律进行了深入研究并设计出多种四足机器人。这些四足机器人的腿部结构往往采用二腿节或三腿节形式布置，相对说来，采用三腿节腿部结构的四足机器人步态选择余地大，灵活性好，有其可取之处。但常规的三腿节布置方式，容易导致四足机器人腿部结构庞大、复杂，难以驱动与控制，直接影响了四足机器人的整体运动性能。
技术实现思路
为解决以上技术问题，本专利技术提供一种三腿节腿部结构及四足机器人，在保证其基本运动的同时，充分减小腿部结构的空间体积，机械结构紧凑，空间布局合理。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种三腿节腿部结构，包括侧摆关节模块、髋关节模块和膝关节模块，所述侧摆关节模块包括侧摆电机和侧摆轴，所述侧摆电机的输出轴与所述侧摆轴固定连接；所述髋关节模块包括髋关节电机、第一髋关节连接件、第二髋关节连接件和第三髋关节连接件，所述第一髋关节连接件一端与所述侧摆轴固定连接，所述第一髋关节连接件另一端固定所述髋关节电机，所述髋关节电机的输出轴与所述第三髋关节连接件的一端固定连接，所述髋关节电机和所述第二髋关节连接件的一端形成绕所述髋关节电机的输出轴轴线的转动连接，所述第二髋关节连接件的另一端和所述第三髋关节连接件的另一端固定连接；所述膝关节模块包括膝关节电机、大腿外壳、主动锥齿轮、第一从动锥齿轮、膝关节轴和小腿组件，所述大腿外壳固定于所述第二髋关节连接件和所述第三髋关节连接件上，所述膝关节电机固定于所述大腿外壳内，所述膝关节电机的输出轴连接所述主动锥齿轮，所述主动锥齿轮与所述第一从动锥齿轮啮合，所述第一从动锥齿轮套设于所述膝关节轴外且固定连接于所述小腿组件上，且所述膝关节轴的两端穿过所述小腿组件并在所述大腿外壳上形成绕所述膝关节轴轴线的转动连接。优选地，所述侧摆关节模块还包括第一侧摆连接件、第二侧摆连接件、第一轴承和第一轴承端盖，所述第一侧摆连接件固定套设于所述侧摆电机外部，所述侧摆轴远离所述侧摆电机的一端固定有所述第一轴承，通过所述第一轴承端盖将所述第一轴承固定于所述第二侧摆连接件上。优选地，所述侧摆关节模块还包括第三侧摆连接件、第二轴承和第二轴承端盖，所述侧摆轴靠近所述侧摆电机的一端固定有所述第二轴承，通过所述第二轴承端盖将所述第二轴承固定于所述第三侧摆连接件上。优选地，所述第一髋关节连接件一端设置有安装孔，所述侧摆轴穿过所述安装孔固定套设于所述第一髋关节连接件内。优选地，所述大腿外壳包括第一大腿外壳和第二大腿外壳，所述第一大腿外壳与所述第二髋关节连接件固定连接，所述第二大腿外壳与所述第三髋关节连接件固定连接，所述第一大腿外壳与所述第二大腿外壳固定连接。优选地，所述膝关节模块还包括第二从动锥齿轮，所述第二从动锥齿轮自由套设于所述膝关节轴上，所述第二从动锥齿轮和所述第一从动锥齿轮相对于所述主动锥齿轮的轴线对称设置。本专利技术还提供一种四足机器人，包括所述三腿节腿部结构及机身，所述三腿节腿部结构设置为四个且分别固定于所述机身左前部、左后部、右前部和右后部。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术的三腿节腿部结构及四足机器人，关节电机直接作用于关节部位，小型高效，能够在满足四足机器人运动需求的同时，使腿部结构更加紧凑，充分减小关节电机在四足机器人腿部结构中占据的空间体积，同时不影响电机的正常工作，最大程度地优化了四足机器人腿部的空间构型形式，增大了腿部关节的运动范围，使得四足机器人腿部运动更加灵活，更加适用于四足机器人在非结构化地形下的运动要求，能够适应更加复杂的地形环境。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术四足机器人的整体结构示意图；图2为本专利技术三腿节腿部结构的整体结构示意图；图3为本专利技术侧摆关节模块的结构示意图；图4为本专利技术髋关节模块的结构示意图；图5为本专利技术膝关节模块的结构示意图；图6为本专利技术膝关节电机和锥齿轮传动布局示意图。附图标记说明：1、侧摆电机；2、侧摆轴；3、第一侧摆连接件；4、第二侧摆连接件；5、第三侧摆连接件；6、第一轴承端盖；7、第二轴承；8、第二轴承端盖；9、髋关节电机；10、第一髋关节连接件；11、第二髋关节连接；12、第三髋关节连接件；13、膝关节电机；14、第一大腿外壳；15、第二大腿外壳；16、主动锥齿轮；17、第一从动锥齿轮；18、第二从动锥齿轮；19、膝关节轴；20、小腿组件。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。如图2-6所示，本实施例提供一种三腿节腿部结构，包括侧摆关节模块、髋关节模块和膝关节模块，侧摆关节模块包括侧摆电机1和侧摆轴2，侧摆电机1的输出轴与侧摆轴2固定连接；髋关节模块包括髋关节电机9、第一髋关节连接件10、第二髋关节连接件11和第三髋关节连接件12，第二髋关节连接件11和第三髋关节连接件12为L型部件，第一髋关节连接件10一端与侧摆轴2固定连接，第一髋关节连接件10另一端固定髋关节电机9，髋关节电机9的输出轴与第三髋关节连接件12的一端固定连接，髋关节电机9和第二髋关节连接件11的一端形成绕髋关节电机9的输出轴轴线的转动连接，第二髋关节连接件11的另一端和第三髋关节连接件12的另一端固定连接，通过将髋关节电机9固定于第一髋关节连接件10内且使其位于第二髋关节连接件11和第三髋关节连接件12之间，减小髋关节电机9在髋关节模块中占据的空间体积，使得髋关节模块更加紧凑；膝关节模块包括膝关节电机13、大腿外壳、主动锥齿轮16、第一从动锥齿轮17、膝关节轴19和小腿组件20，大腿外壳固定于第二髋关节连接件11和第三髋关节连接件12上，膝关节电机13固定于大腿外壳内，进而减小膝关节电机13在膝关节模块中占据的空间体积，使得膝关节模块更加紧凑，膝关节电机13的输出轴连接主动锥齿轮16，主动锥齿轮16与第一从动锥齿轮17啮合，第一从动锥齿轮17套设于膝关节轴19外且固定连接于小腿组件20上，且膝关节轴19的两端穿过小腿组件20并在大腿外壳上形成绕膝关节轴19轴线的转动连接，通过设置主动锥齿轮16和第一从动锥齿轮17传递膝关节电机13输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三腿节腿部结构，其特征在于，包括侧摆关节模块、髋关节模块和膝关节模块，所述侧摆关节模块包括侧摆电机和侧摆轴，所述侧摆电机的输出轴与所述侧摆轴固定连接；所述髋关节模块包括髋关节电机、第一髋关节连接件、第二髋关节连接件和第三髋关节连接件，所述第一髋关节连接件一端与所述侧摆轴固定连接，所述第一髋关节连接件另一端固定所述髋关节电机，所述髋关节电机的输出轴与所述第三髋关节连接件的一端固定连接，所述髋关节电机和所述第二髋关节连接件的一端形成绕所述髋关节电机的输出轴轴线的转动连接，所述第二髋关节连接件的另一端和所述第三髋关节连接件的另一端固定连接；所述膝关节模块包括膝关节电机、大腿外壳、主动锥齿轮、第一从动锥齿轮、膝关节轴和小腿组件，所述大腿外壳固定于所述第二髋关节连接件和所述第三髋关节连接件上，所述膝关节电机固定于所述大腿外壳内，所述膝关节电机的输出轴连接所述主动锥齿轮，所述主动锥齿轮与所述第一从动锥齿轮啮合，所述第一从动锥齿轮套设于所述膝关节轴外且固定连接于所述小腿组件上，且所述膝关节轴的两端穿过所述小腿组件并在所述大腿外壳上形成绕所述膝关节轴轴线的转动连接。

【技术特征摘要】
1.一种三腿节腿部结构，其特征在于，包括侧摆关节模块、髋关节模块和膝关节模块，所述侧摆关节模块包括侧摆电机和侧摆轴，所述侧摆电机的输出轴与所述侧摆轴固定连接；所述髋关节模块包括髋关节电机、第一髋关节连接件、第二髋关节连接件和第三髋关节连接件，所述第一髋关节连接件一端与所述侧摆轴固定连接，所述第一髋关节连接件另一端固定所述髋关节电机，所述髋关节电机的输出轴与所述第三髋关节连接件的一端固定连接，所述髋关节电机和所述第二髋关节连接件的一端形成绕所述髋关节电机的输出轴轴线的转动连接，所述第二髋关节连接件的另一端和所述第三髋关节连接件的另一端固定连接；所述膝关节模块包括膝关节电机、大腿外壳、主动锥齿轮、第一从动锥齿轮、膝关节轴和小腿组件，所述大腿外壳固定于所述第二髋关节连接件和所述第三髋关节连接件上，所述膝关节电机固定于所述大腿外壳内，所述膝关节电机的输出轴连接所述主动锥齿轮，所述主动锥齿轮与所述第一从动锥齿轮啮合，所述第一从动锥齿轮套设于所述膝关节轴外且固定连接于所述小腿组件上，且所述膝关节轴的两端穿过所述小腿组件并在所述大腿外壳上形成绕所述膝关节轴轴线的转动连接。2.根据权利要求1所述的三腿节腿部结构，其特征在于，所述侧摆关节模块还包括第一侧摆连接件、第二侧摆连接件、第一轴承和第一轴承端盖，所述第一侧摆连接件固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗庆生，刘星栋，王善达，贾燕，钟心亮，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11