机械腿结构及机器人的制作方法

本发明涉及机器人，具体涉及一种机械腿结构及机器人。

背景技术：

1、人形机器人能够模仿人体的外形和运动姿态，具有广阔的发展前景。和人体类似，髋关节组件作为人形机器人的一部分，能够将机器人躯体和下肢机构进行连接，以驱动下肢机构进行多自由度的运动。

2、相关技术中，髋关节组件的结构设置不合理，机构复杂，需要设置较多驱动件实现各自由度的动作。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种机械腿结构及机器人，以解决髋关节组件的驱动件过多导致的机构复杂的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种机械腿结构，包括：

3、腿部支架；

4、髋关节组件，安装于腿部支架；髋关节组件包括：回转安装架，适于与机器人主体直接或间接装配连接，回转安装架受驱动时适于绕a轴转动；十字轴，具有适于绕b轴转动的髋部第一转轴以及适于绕c轴转动的髋部第二转轴；其中，b轴与c轴相垂直；

5、髋部直线执行器，第一端与腿部支架相连接，第二端与髋关节组件相连接；髋部直线执行器驱动髋关节组件运动，以带动腿部支架绕b轴和/或c轴转动。

6、有益效果：本发明的实施例提供的机械腿结构，通过采用髋部直线执行器驱动髋关节组件运动，能够带动腿部支架绕b轴和/或c轴转动，无需为每个自由度的转动均设置独立的驱动件，从而实现多自由度转动的动作组合，减少驱动件的数量，降低结构复杂程度。

7、在一种可选的实施方式中，髋关节组件还包括连杆机构，连杆机构包括：

8、髋部第一连杆，第一端与回转安装架的髋部第一连杆安装轴转动连接；

9、髋部第二连杆，第一端与腿部支架的髋部第二连杆安装轴转动连接；

10、连杆装配轴，髋部第一连杆的第二端与髋部第二连杆的第二端均与连杆装配轴转动连接；髋部直线执行器的第二端与连杆装配轴转动连接；

11、髋部直线执行器伸缩以带动连杆装配轴移动。

12、有益效果：由于髋部直线执行器的第二端与连杆装配轴转动连接，在髋部直线执行器伸长或缩短时，能够带动连杆装配轴移动，同时由于髋部第一连杆的第二端与连杆装配轴转动连接，使得髋部直线执行器的动作继续传递至髋部第一连杆，进而由髋部第一连杆将动作传递至回转安装架，由于回转安装架设置有髋部第一转轴安装座，髋部第一转轴与髋部第一转轴安装座转动连接，进而能够使回转安装架绕髋部第一转轴转动，也即，能够使回转安装架绕b轴转动。同样的，在髋部直线执行器伸长或缩短时，能够带动连杆装配轴移动，同时由于髋部第二连杆的第二端与连杆装配轴转动连接，使得髋部直线执行器的动作继续传递至髋部第二连杆，同时使得髋部第二连杆起到对髋部直线执行器的第二端的约束作用，约束髋部直线执行器的第二端相对于腿部支架的移动轨迹。在回转安装架绕髋部第一转轴转动时，由于髋部第二连杆与髋部第一连杆共同连接于连杆装配轴，也即，当腿部支架保持相对固定时，回转安装架绕髋部第一转轴转动，而当机器人主体保持相对固定时，也可以是腿部支架绕髋部第一转轴转动。

13、在一种可选的实施方式中，髋部直线执行器的数量为两个，两个髋部直线执行器分别设置于腿部支架的两侧；

14、连杆机构的数量为两组，每组连杆机构与一个髋部直线执行器对应连接；

15、两侧的髋部直线执行器同步伸缩，以带动两组连杆机构同向移动，进而带动腿部支架绕b轴转动，或使回转安装架绕b轴转动；

16、两侧的髋部直线执行器异向伸缩，以带动两组连杆机构异向移动，进而带动腿部支架绕c轴转动，或使回转安装架绕c轴转动。

17、有益效果：通过将两侧的髋部直线执行器异向伸缩，能够分别带动两组连杆机构异向移动，也即，其中一组连杆机构的髋部第二连杆绕腿部支架的髋部第二连杆安装轴做逆时针转动，同时该组连杆机构的髋部第一连杆绕回转安装架的髋部第一连杆安装轴做逆时针转动；而另一组连杆机构的髋部第二连杆绕腿部支架的髋部第二连杆安装轴做顺时针转动，同时该组连杆机构的髋部第一连杆绕回转安装架的髋部第一连杆安装轴做顺时针转动。

18、在一种可选的实施方式中，腿部支架设置有髋部第二转轴安装座，髋部第二转轴与髋部第二转轴安装座转动连接。

19、在一种可选的实施方式中，回转安装架设置有髋部第一转轴安装座，髋部第一转轴与髋部第一转轴安装座转动连接。

20、在一种可选的实施方式中，髋部第一连杆的第一端与髋部第一连杆安装轴经由髋部第一连杆固定球铰座转动连接；

21、髋部第一连杆的第二端与连杆装配轴经由髋部第一连杆活动球铰座转动连接。

22、有益效果：通过采用球铰的连接形式，能够满足髋部第一连杆在立体平面内的自由活动需求，进而在两侧的髋部直线执行器异向伸缩时，能够满足当机器人主体保持相对固定时，能够使腿部支架绕c轴转动，而当腿部支架保持相对固定时，也可以使回转安装架绕c轴转动，避免髋部第一连杆的干涉，满足多自由度活动需求。

23、在一种可选的实施方式中，腿部支架设置有执行器安装轴，髋部直线执行器的第一端与执行器安装轴经由执行器球铰座转动连接。

24、有益效果：在两侧的髋部直线执行器异向伸缩时，髋部直线执行器会沿b轴朝靠近或远离腿部支架的方向进行倾斜，通过采用球铰的连接形式，能够满足髋部直线执行器的第一端与执行器安装轴相连接的位置发生角度倾斜的需求，避免发生干涉，满足多自由度活动需求。

25、在一种可选的实施方式中，髋部第一转轴与髋部第二转轴固定连接，且沿同时垂直于b轴与c轴的轴线方向，髋部第一转轴与髋部第二转轴存在高度差。

26、有益效果：通过使髋部第一转轴与髋部第二转轴存在高度差，能够使b轴与c轴的转动位于不同的平面，避免彼此干涉，扩大本实施例的机械腿结构的自由活动范围。

27、在一种可选的实施方式中，机械腿结构还包括：电机模板，与回转安装架装配连接，电机模板适于驱动回转安装架绕a轴转动。

28、第二方面，本发明还提供了一种机器人，包括：机器人主体；

29、以及安装于机器人主体的如上述的机械腿结构。

30、因为机器人包括机械腿结构，具有与机械腿结构相同的效果，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种机械腿结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的机械腿结构，其特征在于，所述髋关节组件(2)还包括连杆机构，所述连杆机构包括：

3.根据权利要求2所述的机械腿结构，其特征在于，所述髋部直线执行器(501)的数量为两个，两个所述髋部直线执行器(501)分别设置于所述腿部支架(101)的两侧；

4.根据权利要求1所述的机械腿结构，其特征在于，所述腿部支架(101)设置有髋部第二转轴安装座(1012)，所述髋部第二转轴(2022)与所述髋部第二转轴安装座(1012)转动连接。

5.根据权利要求4所述的机械腿结构，其特征在于，所述回转安装架(201)设置有髋部第一转轴安装座(2011)，所述髋部第一转轴(2021)与所述髋部第一转轴安装座(2011)转动连接。

6.根据权利要求2所述的机械腿结构，其特征在于，所述髋部第一连杆(203)的第一端与所述髋部第一连杆安装轴(2012)经由髋部第一连杆固定球铰座(2031)转动连接；

7.根据权利要求1所述的机械腿结构，其特征在于，所述腿部支架(101)设置有执行器安装轴(1013)，所述髋部直线执行器(501)的第一端与所述执行器安装轴(1013)经由执行器球铰座(5011)转动连接。

8.根据权利要求1所述的机械腿结构，其特征在于，所述髋部第一转轴(2021)与所述髋部第二转轴(2022)固定连接，且沿同时垂直于所述b轴与所述c轴的轴线方向，所述髋部第一转轴(2021)与所述髋部第二转轴(2022)存在高度差。

9.根据权利要求1至8任一项所述的机械腿结构，其特征在于，所述机械腿结构还包括：电机模板(104)，与所述回转安装架(201)装配连接，所述电机模板(104)适于驱动所述回转安装架(201)绕a轴转动。

10.一种机器人，其特征在于，包括：机器人主体；

技术总结
本发明涉及机器人技术领域，公开了一种机械腿结构及机器人，机械腿结构包括：腿部支架；髋关节组件，安装于腿部支架；髋关节组件包括：回转安装架，适于与机器人主体直接或间接装配连接，回转安装架受驱动时适于绕A轴转动；十字轴，具有适于绕B轴转动的髋部第一转轴以及适于绕C轴转动的髋部第二转轴；其中，A轴与B轴相垂直，B轴与C轴相垂直；髋部直线执行器，第一端与腿部支架相连接，第二端与髋关节组件相连接；髋部直线执行器驱动髋关节组件运动，以带动腿部支架绕B轴和/或C轴转动。本发明提供的机械腿结构，无需为每个自由度的转动均设置独立的驱动件，从而实现多自由度转动的动作组合，减少驱动件的数量，降低结构复杂程度。

技术研发人员：唐宇佳,张腾涛,胡奔,莫海枢
受保护的技术使用者：广州小鹏汽车科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5