本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種雙足行走機(jī)器人多關(guān)節(jié)腿部結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

近幾年來(lái)智能機(jī)器人逐漸走入千家萬(wàn)戶，市場(chǎng)上出現(xiàn)了各種各樣的機(jī)器人，機(jī)器人雖然發(fā)展的比較快，但多關(guān)節(jié)的雙足機(jī)器人卻起步的較慢，發(fā)展速度較慢，市場(chǎng)上缺少多關(guān)節(jié)的雙足行走機(jī)器人，由于多關(guān)節(jié)雙足行走機(jī)器人，能夠在家庭中完成多種的服務(wù)，如清掃、娛樂(lè)、保姆、家庭安保等事情，將成為人類(lèi)伙伴，改變?nèi)祟?lèi)生活方式，因此多關(guān)節(jié)的雙足行走機(jī)器人受到大多數(shù)人的喜愛(ài)。

但現(xiàn)有的機(jī)器人中，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)多自由度一直是研發(fā)機(jī)構(gòu)的難題，機(jī)器人的多關(guān)節(jié)自由度運(yùn)動(dòng)難度大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜成為了較多企業(yè)研發(fā)多關(guān)節(jié)雙足行走機(jī)器人的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有機(jī)器人的腿部多關(guān)節(jié)自由度運(yùn)動(dòng)難度大的難題，本發(fā)明提供了一種多關(guān)節(jié)自由度的機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)，該雙足行走機(jī)器人多關(guān)節(jié)腿部結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人類(lèi)似人的腿部多個(gè)自由度抬腿雙足行走運(yùn)動(dòng)，使仿人機(jī)器人的雙足行走更具靈活性，能夠更好的服務(wù)于人們的日常生活。

本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種雙足行走機(jī)器人多關(guān)節(jié)腿部結(jié)構(gòu)，包括腳板運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、腳踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、腿部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，腳趾板通過(guò)腳趾關(guān)節(jié)軸與腳板鉸接，小腿下關(guān)節(jié)支架通過(guò)連接軸與內(nèi)支架鉸接，內(nèi)支架與腳踝關(guān)節(jié)支撐板鉸接，腳板運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠控制腳趾板繞著與腳板相互鉸接的腳趾關(guān)節(jié)軸抬腳趾運(yùn)動(dòng)；腳踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠控制所述腳板向左或向右擺腳運(yùn)動(dòng)，也可以控制腳板向前或前后運(yùn)動(dòng)；腿部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠控制小腿的關(guān)節(jié)順時(shí)針或逆時(shí)針抬腿運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也可以控制小腿繞著大腿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

所述腳板運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)、主動(dòng)連桿、傳動(dòng)連桿、腳趾板和腳趾下關(guān)節(jié)軸；進(jìn)一步的，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在腳板上連接固定，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與主動(dòng)連桿相互連接，主動(dòng)連桿與傳動(dòng)連桿相互連接，傳動(dòng)連桿與腳趾板相互連接，腳趾板通過(guò)腳趾關(guān)節(jié)軸與腳板鉸接；所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)就帶動(dòng)主動(dòng)連桿轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)連桿轉(zhuǎn)動(dòng)就帶動(dòng)傳動(dòng)連桿轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)連桿轉(zhuǎn)動(dòng)就帶動(dòng)腳趾板繞著腳趾關(guān)節(jié)軸運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)腳趾抬高運(yùn)動(dòng)。

所述腳板上設(shè)計(jì)有兩塊腳踝關(guān)節(jié)支撐板，任意一塊踝關(guān)節(jié)支撐板安裝固定有弧形直齒齒牙，所述弧形直齒齒牙能夠與直齒齒輪相互嚙合，直齒齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能帶動(dòng)弧形直齒齒牙轉(zhuǎn)動(dòng)；

進(jìn)一步的，所述腳踝關(guān)節(jié)支撐板設(shè)計(jì)有軸孔，腳踝關(guān)節(jié)支撐板通過(guò)連接軸與內(nèi)支架里面的軸承連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)直齒齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)與腳板相互固定的弧形直齒齒牙，進(jìn)而帶動(dòng)腳板繞著連接軸向左或向右擺動(dòng)。

所述腳踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括所述踝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、內(nèi)支架、小腿下關(guān)節(jié)支架和齒輪；進(jìn)一步的，所述小腿下關(guān)節(jié)支架通過(guò)軸與內(nèi)支架鉸接，在小腿下關(guān)節(jié)支架里面安裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與直齒齒輪連接，直齒齒輪與扇形直齒齒輪相互嚙合，所述扇形直齒齒輪與內(nèi)支架連接固定：

更進(jìn)一步的，所述小腿下關(guān)節(jié)支架可以與小腿連接固定，所述內(nèi)支架固定時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)就帶動(dòng)直齒齒輪繞著扇形直齒齒輪嚙合順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)小腿下關(guān)節(jié)支架繞著鉸接軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述內(nèi)支架里面安裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與直齒齒輪連接，所述直齒齒輪與弧形直齒齒牙相互嚙合，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)能夠帶動(dòng)弧形直齒齒牙以軸承為軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)了腳板繞著軸承的軸心順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述腿部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括所述下關(guān)節(jié)固定板、驅(qū)動(dòng)機(jī)、圓盤(pán)形直齒齒輪、直齒齒輪和上關(guān)節(jié)固定板，所述下關(guān)節(jié)固定板里面設(shè)計(jì)有固定軸，固定軸能夠與圓盤(pán)形直齒齒輪中心的軸承連接，圓盤(pán)形直齒齒輪能夠繞著固定軸的軸心順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

所述下關(guān)節(jié)固定板安裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與直齒齒輪連接，直齒齒輪與圓盤(pán)形直齒齒輪相互嚙合，直齒齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)能夠帶動(dòng)圓盤(pán)形直齒齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述圓盤(pán)形直齒齒輪的上端面設(shè)計(jì)有連接支架，所述連接支架通過(guò)軸與上關(guān)節(jié)固定板鉸接，在連接支架外側(cè)面安裝固定有扇形直齒齒輪，扇形直齒齒輪與安裝在上關(guān)節(jié)固定板的驅(qū)動(dòng)電機(jī)上的直齒齒輪相互嚙合，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)能夠帶動(dòng)上關(guān)節(jié)固定板轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述上關(guān)節(jié)固定板能夠安裝進(jìn)大腿的里面與大腿連接固定，所述下關(guān)節(jié)固定板能夠安裝進(jìn)小腿的上關(guān)節(jié)里面與小腿連接固定；進(jìn)一步的，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與機(jī)器人的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)能夠獨(dú)立的控制每一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作。

本發(fā)明的有益效果是，一種雙足行走機(jī)器人多關(guān)節(jié)腿部結(jié)構(gòu)，包括腳板運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、腳踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、腿部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，腳趾板通過(guò)軸與腳板鉸接，小腿下關(guān)節(jié)支架通過(guò)軸與內(nèi)支架鉸接，內(nèi)支架與腳踝關(guān)節(jié)支撐板鉸接，所述腳板運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠控制腳趾板繞著與腳板相互鉸接的軸抬腳趾運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了抬腳趾運(yùn)動(dòng)，防止機(jī)器人行走時(shí)蹣跚和跌倒；腳踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠控制所述腳板向左或向右擺腳運(yùn)動(dòng)，也可以控制腳板向前或前后運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人腳板關(guān)節(jié)能夠多個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)；腿部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠控制小腿的關(guān)節(jié)順時(shí)針或逆時(shí)針抬腿運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也可以控制小腿繞著大腿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人腿部的關(guān)節(jié)能夠多個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)，控制系統(tǒng)能夠獨(dú)立的控制每一個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作指令，該雙足行走機(jī)器人多關(guān)節(jié)腿部結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人能夠類(lèi)似人的腿部多個(gè)自由度抬腿雙足行走運(yùn)動(dòng)，使仿人機(jī)器人的雙足行走更具靈活性。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是腿部立體圖

圖2是腿部立體圖的爆炸圖

圖3是腳板運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)視圖

圖4是踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)視圖

圖5是腿部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)視圖

圖6是腿部立體圖的爆炸圖細(xì)節(jié)a視圖

圖中：1.腳板運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，2.腳踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，3.小腿，4.腿部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，5.大腿，12.腳趾板，13.傳動(dòng)連桿，14.腳趾關(guān)節(jié)軸，15.主動(dòng)連桿，16.驅(qū)動(dòng)電機(jī)，17.弧形直齒齒牙，18.腳踝關(guān)節(jié)支撐板，19.連接軸，20.踝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，21.直齒齒輪，22.扇形直齒齒輪，23.直齒齒輪，24.驅(qū)動(dòng)電機(jī)，25.小腿下關(guān)節(jié)支架，26.內(nèi)支架，27.軸承，40.下關(guān)節(jié)固定板，41.直齒齒輪，42.驅(qū)動(dòng)電機(jī)，43.圓盤(pán)形直齒齒輪，44.連接支架，45.上關(guān)節(jié)固定板，46.驅(qū)動(dòng)電機(jī)，47.直齒齒輪，48.扇形直齒齒輪，49.固定軸。

具體實(shí)施方式

在圖1、圖2、圖3所示實(shí)施例中，腳趾板12通過(guò)腳趾關(guān)節(jié)軸14與腳板鉸接，小腿下關(guān)節(jié)支架26通過(guò)連接軸與內(nèi)支架25鉸接，內(nèi)支架25與腳踝關(guān)節(jié)支撐板18鉸接，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)16安裝在腳板上連接固定，驅(qū)動(dòng)電機(jī)16與主動(dòng)連桿15相互連接，主動(dòng)連桿15與傳動(dòng)連桿13相互連接，傳動(dòng)連桿13與腳趾板12相互連接，所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)16轉(zhuǎn)動(dòng)就帶動(dòng)主動(dòng)連桿轉(zhuǎn)動(dòng)15，主動(dòng)連桿15轉(zhuǎn)動(dòng)就帶動(dòng)傳動(dòng)連桿13轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)連桿13轉(zhuǎn)動(dòng)就帶動(dòng)腳趾板12繞著腳趾關(guān)節(jié)軸14運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)腳趾板12抬高運(yùn)動(dòng)，創(chuàng)新的腳趾抬高功能協(xié)助5個(gè)腳尖提起，防止蹣跚和跌倒。

腳板上設(shè)計(jì)有兩塊腳踝關(guān)節(jié)支撐板18，腳踝關(guān)節(jié)支撐板18設(shè)計(jì)有軸孔，腳踝關(guān)節(jié)支撐板18通過(guò)連接軸19與內(nèi)支架26里面的軸承27連接，任意一塊踝關(guān)節(jié)支撐板18安裝固定有弧形直齒齒牙17，所述弧形直齒齒牙17能夠與直齒齒輪21相互嚙合，直齒齒輪21轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能帶動(dòng)弧形直齒齒17牙轉(zhuǎn)動(dòng)；

腳踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2能夠控制所述腳板向左或向右擺腳運(yùn)動(dòng)，也可以控制腳板向前或前后運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人腳板關(guān)節(jié)能夠多個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)；腿部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4能夠控制小腿3的關(guān)節(jié)順時(shí)針或逆時(shí)針抬腿運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也可以控制小腿3繞著大腿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人腿部的關(guān)節(jié)能夠多個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)。

在圖4所示實(shí)施例中，所述腳踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2包括所述踝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)20、內(nèi)支架26、小腿下關(guān)節(jié)支架25和齒輪，小腿下關(guān)節(jié)支架25通過(guò)軸與內(nèi)支架26鉸接，在小腿下關(guān)節(jié)支架25里面安裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)24，驅(qū)動(dòng)電機(jī)24與直齒齒輪23連接，直齒齒輪23與扇形直齒齒輪22相互嚙合，扇形直齒齒輪22與內(nèi)支架26連接固定，小腿下關(guān)節(jié)支架25可以與小腿3連接固定。當(dāng)所述內(nèi)支架26固定時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)24轉(zhuǎn)動(dòng)就帶動(dòng)直齒齒輪23繞著扇形直齒齒輪22嚙合順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)小腿下關(guān)節(jié)支架25繞著鉸接軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述內(nèi)支架26里面安裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)20，驅(qū)動(dòng)電機(jī)20與直齒齒輪21連接，所述直齒齒輪21與弧形直齒齒牙17相互嚙合，驅(qū)動(dòng)電機(jī)20轉(zhuǎn)動(dòng)能夠帶動(dòng)弧形直齒齒牙17以軸承27為軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)了腳板繞著軸承27的軸心順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了腳板的抬高運(yùn)動(dòng)。

圖5、圖6所示實(shí)施例中，腿部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4包括所述下關(guān)節(jié)固定板40、驅(qū)動(dòng)機(jī)、圓盤(pán)形直齒齒輪43、直齒齒輪和上關(guān)節(jié)固定板45，所述下關(guān)節(jié)固定板40里面設(shè)計(jì)有固定軸49，固定軸49能夠與圓盤(pán)形直齒齒輪43中心的軸承連接，圓盤(pán)形直齒齒輪43能夠繞著固定軸的軸心順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

所述下關(guān)節(jié)固定板40安裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)42，驅(qū)動(dòng)電機(jī)42與直齒齒輪41連接，直齒齒輪41與圓盤(pán)形直齒齒輪43相互嚙合，直齒齒輪41轉(zhuǎn)動(dòng)能夠帶動(dòng)圓盤(pán)形直齒齒43輪轉(zhuǎn)動(dòng)；

圓盤(pán)形直齒齒輪43的上端面設(shè)計(jì)有連接支架44，所述連接支架44通過(guò)軸與上關(guān)節(jié)固定板45鉸接，在連接支架44外側(cè)面安裝固定有扇形直齒齒輪48，扇形直齒齒輪48與安裝在上關(guān)節(jié)固定板45的驅(qū)動(dòng)電機(jī)46上的直齒齒輪47相互嚙合，驅(qū)動(dòng)電機(jī)46轉(zhuǎn)動(dòng)能夠帶動(dòng)上關(guān)節(jié)固定板45轉(zhuǎn)動(dòng)，上關(guān)節(jié)固定板45能夠安裝進(jìn)大腿5的里面與大腿5連接固定，下關(guān)節(jié)固定板40能夠安裝進(jìn)小腿2的上關(guān)節(jié)里面與小腿2連接固定。所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與機(jī)器人的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)能夠獨(dú)立的控制每一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作。

該雙足行走機(jī)器人多關(guān)節(jié)腿部結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人類(lèi)似人的腿部多個(gè)自由度抬腿雙足行走運(yùn)動(dòng)，使仿人機(jī)器人的雙足行走更具靈活性。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施方式的限制，上述實(shí)施方式和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明的要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。