[发明专利]四足机器人低转动惯量配置的腿足机构

说明书

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及四足机器人的腿足机构，特别是一种具有低转动惯量配置的四足机器人的腿足机构。

背景技术

四足机器人是一个新兴的技术领域，目前正在处于探索发展之中，四足机器人设计成功与否的关键技术之一是机器人腿足结构。

现有的机器人腿足机构为单一电机带动关节运动的装置，并且腿足结构比较简单，缺少一些相应的传感和限位装置，转动惯量比较高，不利于四足机器人行走。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对当前的机器人腿足机构的转动惯量过高且安全性差，不适于四足机器人应用的问题，本发明提供了一种具有低转动惯量配置的四足机器人的腿足机构。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提出一种用于机器人的腿足机构，该机器人包括本体，该腿足机构包括髋关节、大腿、膝关节、小腿，其中髋关节和膝关节均具有一个固定部和一个相对于该固定部作枢转运动的枢转部，所述髋关节的固定部固定连接于所述本体，所述髋关节的枢转部固定连接于所述大腿的上部，所述膝关节的固定部固定连接于所述大腿的下部，所述膝关节的枢转部固定连接于所述小腿的上部，该腿足机构还包括一个固定连接于所述本体的髋关节电机，该髋关节电机包括一个垂直于大腿的轴向的动力输出轴，该动力输出轴通过一个髋关节同步带带动髋关节的枢转部相对于髋关节的固定部进行转动，从而带动大腿相对于所述本体进行转动。

根据本发明的一种具体实施方式，该腿足机构还包括一个安装于大腿的上部的膝关节电机、一个蜗轮蜗杆、一个第一带轮、一个膝关节同步带和一个第二带轮；该膝关节电机包括一个平行于大腿的轴向的动力输出轴，该第一带轮通过该蜗轮蜗杆与该膝关节电机的动力输出轴相连，以将该膝关节电机的动力输出轴的转动进行90度的转换，使该第一带轮在平行于大腿的轴向的转动平面上转动；并且，该第一带轮通过该膝关节同步带带动该第二带轮转动；该第二带轮与所述膝关节的枢轴部固定连接，带动小腿相对于所述膝关节的固定部进行转动。

根据本发明的一种具体实施方式，所述第一带轮和第二带轮位于所述大腿的相对于本体的外侧位置。

根据本发明的一种具体实施方式，所述蜗轮蜗杆的转动轴与髋关节的枢转部同轴。

根据本发明的一种具体实施方式，所述髋关节或膝关节上安装有限位构件，该限位构件用于防止关节运动幅度过大。

根据本发明的一种具体实施方式，所述限位构件为机械限位构件，其通过机械方式限制构件的相对运动。

根据本发明的一种具体实施方式，述机械限位构件件包括限位块和限位栓，其分别固定于关节的固定部和枢转部，限位块位于限位栓的运动路径上。

根据本发明的一种具体实施方式，所述限位块的安装位置是可调的。

根据本发明的一种具体实施方式，所述限位构件为感应限位机构，其用于对构件的相对机械运动进行感应产生感应信号的构件，并将该感应信号发送给一个外部控制装置，使该外部控制装置通过对该感应信号的处理来限制所述构件的相对机械运动。

根据本发明的一种具体实施方式，所述感应限位机构为霍尔限位机构，其包括一个霍尔传感器和一个感应片，其分别安装于能够绕髋关节或膝关节相对转动的两个机械构件上。

根据本发明的一种具体实施方式，所述感应片包括磁性材料，所述外部控制器为所述机器人的上位控制器。

根据本发明的一种具体实施方式，该腿足机构还包括一个足部，该足部安装有触地感知机构和被动柔顺机构，所述触地感知机构用于感知所述足部触地力的大小，所述被动柔顺机构用于缓冲所述足部落地瞬间的碰撞。

根据本发明的一种具体实施方式，所述触地感知机构包括触地传感器和弹簧，所述弹簧安装于足部的一个可伸缩装置的立柱上。

根据本发明的一种具体实施方式，所述被动柔顺机构包括脚套，其安装于机器人的足部的底部。

根据本发明的一种具体实施方式，所述被动柔顺机构包括缓冲垫片，其安装于触地传感器的上下两面。

(三)有益效果

本发明的四足机器人的腿足机构采用同步带进行传动，膝关节电机纵向安装于大腿上部，使蜗轮蜗杆对其输出转动进行90度转换，从而大大的减小了髋关节的转动惯量，使髋关节电机得到最大的功率利用，使机器人能够更加平稳的行走。

本发明的四足机器人的腿足结构安装有可以调节的机械限位和传感限位，增加了安全性。

本发明的足部底部便于安装触地传感器，并能够大大减小了缓冲力，从而能够很好的适应环境的变化。

附图说明