[发明专利]一种关节任意角度旋转的腿部结构及多足机器人

说明书

本发明涉及一种关节任意角度旋转的腿部结构，包括具有第一和第二安装部的髋转接件，第一和第二安装部垂直；具有动力装置的髋组件，髋组件与髋转接件的第二安装部固定连接；具有髋连接盘和大腿连接环的腿转接件，髋连接盘和大腿连接环垂直，髋连接盘与髋组件的动力装置的转子固定连接；具有动力装置的大腿组件，大腿组件与腿转接件的大腿连接环固定连接；具有动力输入轴和输出轴的全角度旋转关节，动力输入轴和输出轴垂直，动力输入轴与大腿组件的动力装置的转子固定连接；具有一长度的小腿组件，小腿组件与全角度旋转关节的动力输出轴连接，并且小腿组件的长度方向与动力输出轴垂直。本发明还涉及一种足式机器人，包括多个所述腿部结构。

技术领域

本发明涉及一种关节任意角度旋转的腿部结构及多足机器人，属于移动机器人技术领域。

背景技术

当前移动机器人的运动机构主要采用轮式机构、履带式机构、足式(或腿式)机构以及它们的复合机构等形式。然而，轮式机器人难以充分满足复杂环境条件下的应用需求，而且越障方面的表现极差。履带式机器人有较强的环境适应能力，但是能耗相当的大，使用范围也相当有限。因此，足式机器人就逐渐凸显出其优越性，对环境的要求较低，有较强的越障能力，能耗适中，但是运动控制方面具有一定的复杂性。

随着移动机器人技术的不断发展，对机器人的运动灵活性要求越来越高，尤其是在足式机器人领域。然而目前的足式机器人各个关节的运动角度及其有限，仅能够实现小角度范围内的旋转运动，这无疑极大的限制了足式机器人的应用场景。

考虑到复杂环境下作业的移动机器人系统的功能需求，在越障的同时可以更加的灵活移动，因此需要一种更加灵活的腿部运动关节和腿部结构，更便于实现越障和操作控制。

发明内容

本发明提供一种关节任意角度旋转的腿部结构及多足机器人，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。能够实现足式机器人的大腿小腿组件的全角度旋转，从而允许机器人进行避障、腿部配置变换等运动，降低其控制的复杂性，提升整个机器人的运动灵活性。

本发明的技术方案一方面为一种关节任意角度旋转的腿部结构，包括：具有第一安装部和第二安装部的髋转接件，所述第一安装部和第二安装部垂直；具有动力装置的髋组件，所述髋组件与所述髋转接件的第二安装部固定连接；具有髋连接盘和大腿连接环的腿转接件，所述髋连接盘和所述大腿连接环垂直，所述髋连接盘与所述髋组件的动力装置的转子固定连接；具有动力装置的大腿组件，所述大腿组件与所述腿转接件的大腿连接环固定连接；具有动力输入轴和动力输出轴的全角度旋转关节，所述动力输入轴和所述动力输出轴垂直，所述动力输入轴与所述大腿组件的动力装置的转子固定连接；具有一长度的小腿组件，所述小腿组件与所述全角度旋转关节的动力输出轴连接，并且所述小腿组件的长度方向与所述动力输出轴垂直；其中，髋组件转轴(R1)与大腿组件转轴(R2)在同一平面中垂直，小腿组件转轴(R3)与所述大腿组件转轴(R2)在同一平面中平行。

进一步，所述全角度旋转关节包括：关节外壳；设置在关节外壳中的动力输入部分，所述动力输入部分包括与所述动力输入轴的端部配合的动力输入锥齿轮；至少一部分设置在关节外壳中的动力输出部分，所述动力输出部分包括与所述动力输出轴配合的动力输出锥齿轮；其中，所述动力输入锥齿轮与所述动力输出锥齿轮啮合。

进一步，所述关节外壳包括：具有多个安装孔的圆盘部，所述安装孔用于与机器人的构件固定连接；从所述圆盘部延伸的圆筒部；平行布置的第一分叉部和第二分叉部，所述第一分叉部和第二分叉部通过平板部与所述圆筒部连接，其中，所述动力输出轴由所述第一分叉部和第二分叉部支撑，且所述动力输出轴的输出端伸出所述第一分叉部，其中，所述第一分叉部和所述第二分叉部的中间线与所述圆筒部的中轴线平行且具有距离，使得所述第一分叉部比第二分叉部更远离所述圆筒部的中轴线。