一種步行機(jī)器人腿部膝蓋下關(guān)節(jié)及步行機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及的是一種步行機(jī)器人腿部膝蓋下關(guān)節(jié)，是由小腿連接座、膝蓋上關(guān)節(jié)鉸接座和小腿驅(qū)動鉸接座構(gòu)成樹叉狀的一體結(jié)構(gòu)；膝蓋上關(guān)節(jié)鉸接座設(shè)有第一鉸接孔，第一鉸接孔的圓心定為C；小腿驅(qū)動鉸接座設(shè)有第二鉸接孔，第二鉸接孔的圓心定為D；直線CD與小腿中軸線的夾角定為夾角a，夾角a為銳角。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、呈一體結(jié)構(gòu)，簡化了機(jī)器人零部件，方便機(jī)器人的組裝；經(jīng)過兩個(gè)鉸接孔圓心的直線與小腿軸線的夾角為銳角，有助于調(diào)節(jié)大腿驅(qū)動桿和小腿驅(qū)動桿的長度及行程，使驅(qū)動桿的推力得到最佳發(fā)揮，降低機(jī)器人能耗，提高能源利用率。本實(shí)用新型還公開了一種由該膝蓋下關(guān)節(jié)構(gòu)成的步行機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)。
【專利說明】
一種步行機(jī)器人腿部膝蓋下關(guān)節(jié)及步行機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種步行機(jī)器人腿部膝蓋下關(guān)節(jié)及步行機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有機(jī)器人的運(yùn)動方式主要包括有輪式、履帶式、足式等多種形式。輪式機(jī)器人可在平坦路面(公路)上高速移動，但在崎嶇不平的地形中，將大大增加能耗，甚至完全喪失行動能力。履帶式機(jī)器更適合于松軟地形行動而不陷入，但其在崎嶇不平的地形中能動性與輪式機(jī)器人一樣差。
[0003]足式器人則與上述兩種機(jī)器人不同，其在運(yùn)動過程中，僅需要一些離散的點(diǎn)供其落足，就可以成功通過崎嶇、松軟或泥濘的地面。正因?yàn)樽闶綑C(jī)器人在復(fù)雜地面行走方面具有更強(qiáng)的適應(yīng)能力，多足步行機(jī)器人受到人們的廣泛重視，現(xiàn)已被應(yīng)用于軍事國防、航空航天、工業(yè)農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足，提供:一種結(jié)構(gòu)簡單、降低能耗、增加機(jī)器人動態(tài)性能的步行機(jī)器人腿部膝蓋下關(guān)節(jié)，還公開了由該膝蓋下關(guān)節(jié)構(gòu)成的步行機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:
[0006]—種步行機(jī)器人腿部膝蓋下關(guān)節(jié)，是由小腿連接座、膝蓋上關(guān)節(jié)鉸接座和小腿驅(qū)動鉸接座構(gòu)成樹叉狀的一體結(jié)構(gòu);膝蓋上關(guān)節(jié)鉸接座設(shè)有第一鉸接孔，第一鉸接孔的圓心定為C;小腿驅(qū)動鉸接座設(shè)有第二鉸接孔，第二鉸接孔的圓心定為D;直線CD與小腿中軸線的夾角定為夾角a，夾角a為銳角。
[0007]—種步行機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)，包括髖部、大腿、小腿、大腿驅(qū)動桿、小腿驅(qū)動桿、膝蓋上關(guān)節(jié)、以及權(quán)利要求1所述步行機(jī)器人腿部膝蓋下關(guān)節(jié);膝蓋上關(guān)節(jié)呈L型，其彎折處鉸接于膝蓋上關(guān)節(jié)鉸接座;大腿的上端鉸接于髖部的中部，下端與膝蓋上關(guān)節(jié)的一端鉸接;大腿驅(qū)動桿的上端鉸接于髖部的前部，下端與膝蓋上關(guān)節(jié)的另一端鉸接;小腿驅(qū)動桿的上端鉸接于髖部的后部，下端鉸接于小腿驅(qū)動鉸接座;小腿固定連接于小腿連接座;大腿驅(qū)動桿和小腿驅(qū)動桿均可沿長度方向伸縮。
[0008]優(yōu)選的，小腿驅(qū)動桿繞髖部的A點(diǎn)轉(zhuǎn)動;步行機(jī)器人腿向前邁時(shí)，夾角ADC的角度為75° -105°之間；步行機(jī)器人腿向后邁時(shí)，夾角ADC的角度為75° -105°之間。
[0009]優(yōu)選的，步行機(jī)器人腿向前邁至最前端時(shí)，夾角ADC的角度為83-88°;步行機(jī)器人腿向后邁至最后端時(shí)，夾角ADC的角度又回到83-88°。
[0010]優(yōu)選的，步行機(jī)器人腿向前邁至最前端，夾角ADC的角度為85°;步行機(jī)器人腿向后邁至最后端，夾角ADC的角度又回到85°。
[0011]優(yōu)選的，大腿驅(qū)動桿和小腿驅(qū)動桿沿長度方向伸縮由液壓、氣壓、或電機(jī)驅(qū)動。
[0012]優(yōu)選的，小腿底部固定連接有足部，足部的底端呈球形。
[0013]優(yōu)選的，足部的底面固定有彈性的墊片。
[0014]優(yōu)選的，墊片由橡膠制成。
[0015]通過采用上述的技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是:步行機(jī)器人腿部膝蓋下關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)簡單、呈一體結(jié)構(gòu)，簡化了機(jī)器人零部件，方便機(jī)器人的組裝;經(jīng)過兩個(gè)鉸接孔圓心的直線與小腿軸線的夾角為銳角，有助于調(diào)節(jié)大腿驅(qū)動桿和小腿驅(qū)動桿的長度及行程，使驅(qū)動桿推力得到最佳發(fā)揮，降低機(jī)器人能耗，提高能源利用率。
[0016]采用上述膝蓋下關(guān)節(jié)組成的步行機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)，其膝蓋關(guān)節(jié)部位不含任何動力源，結(jié)構(gòu)簡單輕巧，能夠獲得高的運(yùn)動速度，步行機(jī)器人腿位于最前端和最后端兩個(gè)極端時(shí)，夾角ADC角度大小一致或相近且趨近90°，小腿驅(qū)動桿獲得最大力矩，保證小腿驅(qū)動桿最為省力，有效降低能耗。
【附圖說明】
[0017]圖1為步行機(jī)器人腿部膝蓋下關(guān)節(jié)示意圖；
[0018]圖2為步行機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為步行機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)前邁結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為步行機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)后邁結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021](1、步行機(jī)器人腿部膝蓋下關(guān)節(jié)；11、小腿連接座；12、膝蓋上關(guān)節(jié)鉸接座；121、第一鉸接孔；13、小腿驅(qū)動鉸接座；131、第二鉸接孔;2、髖部;3、大腿;4、小腿;5、大腿驅(qū)動桿；
6、小腿驅(qū)動桿;7、膝蓋上關(guān)節(jié);8、足部；)。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。
[0023]本實(shí)用新型中所提到的方向用語，上、下是至明書附圖1-4的上下；前是指說明書附圖2-4的右側(cè)，后是指說明書附圖2-4的左側(cè);使用的方向用語是用來說明并非用來限制本實(shí)用新型。
[0024]如圖1所示，一種步行機(jī)器人腿部膝蓋下關(guān)節(jié)，是由小腿連接座11、膝蓋上關(guān)節(jié)鉸接座12和小腿驅(qū)動鉸接座13構(gòu)成樹叉狀的一體結(jié)構(gòu)，小腿連接座11可以是方形或圓形的套管。其中，膝蓋上關(guān)節(jié)鉸接座12設(shè)有第一鉸接孔121，將第一鉸接孔121的圓心定為C;小腿驅(qū)動鉸接座13設(shè)有第二鉸接孔131，將第二鉸接孔131的圓心定為D。直線CD與小腿4中軸線的夾角定為夾角a，夾角a為銳角。
[0025]如圖2所示，一種步行機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)，包括髖部2、大腿3、小腿4、大腿驅(qū)動桿5、小腿驅(qū)動桿6、膝蓋上關(guān)節(jié)7、以及步行機(jī)器人腿部膝蓋下關(guān)節(jié)I。膝蓋上關(guān)節(jié)7呈L型，彎折處通過軸承(未示出)鉸接于膝蓋上關(guān)節(jié)鉸接座12;大腿3的上端鉸接于髖部2的中部，下端與膝蓋上關(guān)節(jié)7的一端鉸接接;大腿驅(qū)動桿6的上端鉸接于髖部2的前部，下端與膝蓋上關(guān)節(jié)7的另一端鉸接;小腿驅(qū)動桿6的上端鉸接于髖部2的后部，下端鉸接于小腿驅(qū)動鉸接座13;小腿4固定連接于小腿連接座11。本結(jié)構(gòu)中，大腿驅(qū)動桿5和小腿驅(qū)動桿6均可沿長度方向伸縮，其伸縮可采用液壓、氣壓、電機(jī)或其他方式驅(qū)動，最佳選擇是大腿驅(qū)動桿5和小腿驅(qū)動桿6均為電動缸。小腿4底部固定連接有足部8，足部8的底端呈球形，有助于提高機(jī)器人行動靈活和穩(wěn)定性;為減小足部8與地面接觸時(shí)的沖力并減少磨損，足部8底面固定有彈性墊片(未示出)，彈性墊片可以采用聚氨酯、硅橡膠或軟尼龍制成。
[0026]小腿驅(qū)動桿6上部繞一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動，該固定點(diǎn)定為A點(diǎn)，A點(diǎn)位于髖部2的后端;大腿3上部繞另一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動，該固定點(diǎn)定為B點(diǎn)，B點(diǎn)位于髖部2的前端。如圖3所示，步行機(jī)器人腿向前邁期間，夾角ADC的角度在75-105°之間變化；當(dāng)步行機(jī)器人腿邁至最前端時(shí)，夾角ADC的角度為85-90°，最佳的為85°。如圖4所示，步行機(jī)器人腿向后邁期間，夾角ADC的角度在75-105°之間變化；當(dāng)步行機(jī)器人腿邁至最后端時(shí)，夾角ADC最佳的是夾角ADC的角度為85-90°，最佳的為85°。步行機(jī)器人腿位于最前端和最后端兩個(gè)極端時(shí)，夾角ADC角度大小一致或相近且趨近90°，此時(shí)小腿驅(qū)動桿獲得最大力矩，進(jìn)而使小腿驅(qū)動桿最省力，有效降低能耗。
[0027]以上所述的，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，不能限定本實(shí)用新型實(shí)施的范圍，凡是依本實(shí)用新型申請專利范圍所作的均等變化與裝飾，皆應(yīng)仍屬于本實(shí)用新型涵蓋的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種步行機(jī)器人腿部膝蓋下關(guān)節(jié)，其特征在于，是由小腿連接座、膝蓋上關(guān)節(jié)鉸接座和小腿驅(qū)動鉸接座構(gòu)成樹叉狀的一體結(jié)構(gòu);膝蓋上關(guān)節(jié)鉸接座設(shè)有第一鉸接孔，第一鉸接孔的圓心定為C;小腿驅(qū)動鉸接座設(shè)有第二鉸接孔，第二鉸接孔的圓心定為D;直線CD與小腿中軸線的夾角定為夾角a，夾角a為銳角。2.—種步行機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括髖部、大腿、小腿、大腿驅(qū)動桿、小腿驅(qū)動桿、膝蓋上關(guān)節(jié)、以及權(quán)利要求1所述步行機(jī)器人腿部膝蓋下關(guān)節(jié);膝蓋上關(guān)節(jié)呈L型，其彎折處鉸接于膝蓋上關(guān)節(jié)鉸接座;大腿的上端鉸接于髖部的中部，下端與膝蓋上關(guān)節(jié)的一端鉸接;大腿驅(qū)動桿的上端鉸接于髖部的前部，下端與膝蓋上關(guān)節(jié)的另一端鉸接;小腿驅(qū)動桿的上端鉸接于髖部的后部，下端鉸接于小腿驅(qū)動鉸接座;小腿固定連接于小腿連接座;大腿驅(qū)動桿和小腿驅(qū)動桿均可沿長度方向伸縮。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述步行機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)，其特征在于，小腿驅(qū)動桿繞髖部的A點(diǎn)轉(zhuǎn)動；步行機(jī)器人腿向前邁時(shí)，夾角ADC的角度為75°-105°之間；步行機(jī)器人腿向后邁時(shí)，夾角ADC的角度為75°-105°之間。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述步行機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)，其特征在于，步行機(jī)器人腿向前邁至最前端時(shí)，夾角ADC的角度為83-88°;步行機(jī)器人腿向后邁至最后端時(shí)，夾角ADC的角度又回到83-88。。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述步行機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)，其特征在于，步行機(jī)器人腿向前邁至最前端，夾角ADC的角度為85° ;步行機(jī)器人腿向后邁至最后端，夾角ADC的角度又回到85°。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述步行機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)，其特征在于，大腿驅(qū)動桿和小腿驅(qū)動桿沿長度方向伸縮采用液壓、氣壓、或電機(jī)驅(qū)動。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述步行機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)，其特征在于，小腿底部固定連接有足部，足部的底端呈球形。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述步行機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)，其特征在于，足部的底面固定有彈性的墊片。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述步行機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)，其特征在于，墊片由橡膠制成。
【文檔編號】B62D57/032GK205686505SQ201620617514
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月22日 公開號201620617514.6, CN 201620617514, CN 205686505 U, CN 205686505U, CN-U-205686505, CN201620617514, CN201620617514.6, CN205686505 U, CN205686505U
【發(fā)明人】林新英, 簡民, 張彥陟
【申請人】閩南理工學(xué)院