[发明专利]一种六自由度可进行腿臂融合操作的步行机器人单腿结构

权利要求书

1.一种六自由度可进行腿臂融合操作的步行机器人单腿结构，其特征在于：由末端至前端分别为髋部连接件、大腿杆与小腿杆，共三个腿节；通过髋部舵机控制髋部连接件绕竖直的空间z轴转动；通过大腿杆舵机控制大腿杆绕空间x轴在竖直平面上转动；通过小腿杆舵机控制小腿杆绕空间x轴在竖直平面上转动；小腿杆前端安装有执行模块；

上述髋部连接件、大腿杆与小腿杆均由左右两侧架构，且小腿杆的两侧架间还通过加固梁相连；髋部连接件与髋部舵机间的连接方式、大腿杆与大腿杆舵机间的连接方式，以及大腿杆与小腿杆舵机间的连接方式相同，具体为:舵机的输出轴上固定舵机舵盘；一侧架与舵机舵盘间固连;舵机输出轴对侧同轴固定安装有引出轴,引出轴上套接有舵机轴承；另一侧架侧通过舵机轴承与引出轴相连；

所述执行模块包括任务切换舵机、步行足端、操作器位姿调整舵机、操作器控制舵机与操作器；其中，任务切换舵机输出轴沿空间x轴设置；步行足端与操作器分别位于任务切换舵机的下侧面与上侧面处；任务切换舵机与小腿杆前端相连；通过控制任务切换舵机，实现步行足端与操作器同时绕空间x轴同向转动，实现步行足端与操作器在小腿杆前端端部的切换；任务切换舵机与小腿杆前端连接方式为：任务切换舵机左右两侧固定安装有与任务切换舵机输出轴同轴的任务切换舵机引出轴，且两个任务切换舵机引出轴上均套有任务切换舵机轴承；小腿杆一侧架直接套接在一侧任务切换舵机引出轴上的任务切换舵机轴承上，且与任务切换舵机的输出轴固定；小腿杆的另一侧架直接套接在另一侧任务切换舵机引出轴上的任务切换舵机轴承上；

操作器位姿调整舵机与任务切换舵机均固定一连接板上，使操作器位姿调整舵机的输出轴垂直于x轴设置；操作器位姿调整舵机的输出轴固定安装位姿调整舵机舵盘；操作器位姿调整舵机具有L型调整臂，L型调整臂的长边平行于任务切换舵机的上侧面，短边固定安装于位姿调整舵机舵盘上，通过紧固螺钉将位姿调整舵机舵盘、操作器位姿调整舵机的输出轴与L型调整臂三者间紧固，形成操作器旋转关节；操作器控制舵机固定安装于L型调整臂的长边上，输出轴垂直于L型调整臂的长边；由此通过位姿调整舵机舵盘控制L型调整臂摆动，实现操作器的位姿调整；

上述操作器包括支架、操作臂与控制机构；其中，支架用来支撑操作器，支架顶面两侧各设计有一体结构的操作臂底座；操作臂包括摆杆与操作端头；摆杆一端与底座铰接，另一端与操作端头铰接；控制机构包括螺杆、台座与驱动杆；螺杆底端设计为盘型，固定安装于操作器控制舵机输出轴上安装的控制舵机舵盘上；螺杆上部设计为螺纹结构，套有台座；台座相对两侧铰接有驱动杆，驱动杆的输出端分别与两摆杆铰接；

上述步行足端用于实现触地时的缓冲；操作器通过操作器位姿调整舵机控制，实现操作器绕空间x轴转动，实现操作器的位姿调整；同时，操作器通过操作器控制舵机控制进行操作。

2.如权利要求1所述一种六自由度可进行腿臂融合操作的步行机器人单腿结构，其特征在于：步行足端包括着地部件、固定帽、导向柱、缓冲弹簧与安装架；安装架与任务切换舵机的两根引出轴通过螺纹连接；导向柱位于安装架外侧，垂直于任务切换舵机的输出轴设置，末端穿过安装架上的开孔后与位于安装架内侧的固定帽通过螺栓连接；固定帽的外径大于安装架上开孔的直径，由此限制导向柱末端的位移；缓冲弹簧套在导向柱上，上下两端进一步套于安装架与导向柱前端的两个凸台上，从而导向柱通过张紧力固定在安装架上，并通过两个凸台进行导向；导向柱前端端面上通过螺纹连接固定安装着地部件。

3.如权利要求2所述一种六自由度可进行腿臂融合操作的步行机器人单腿结构，其特征在于：着地部件采用足端橡胶球。

4.如权利要求1所述一种六自由度可进行腿臂融合操作的步行机器人单腿结构，其特征在于：操作器的操作端头为具有相对的夹持面的夹持结构。

5.如权利要求4所述一种六自由度可进行腿臂融合操作的步行机器人单腿结构，其特征在于：操作器的操作端头为具有相对刃部的剪刀结构。