雙腿走動機器人的製作方法
2023-07-04 15:53:16
專利名稱：雙腿走動機器人的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種雙腿走動機器人，尤其是涉及具有改進的關節部件的雙腿走動機器人。
背景技術：
總體而言，雙腿走動機器人包括提供類似人腿的一對腿的骨架、可轉動地地設置在骨架的骨之間的關節部件、連接至骨的執行器以在關節部件處轉動骨。
骨架包括象人足一樣踏在地面上的足部件、位於足部件之上的腓部件、設置在腓部件之上的股骨部件、及類似人髖的位於股骨部件之上的髖部件。
關節部件包括位於足部件和腓部件之間的踝關節、位於腓部件和股骨部件間的膝關節、位於股骨部件和髖部件間的髖關節。
在雙腿走動機器人中，連接足部件和腓部件的執行器圍繞踝關節相對腓部件轉動足部件。連接腓部件和股骨部件的執行器圍繞膝關節相對股骨部件轉動腓部件，連接股骨部件和髖部件的執行器圍繞髖關節相對髖部件轉動股骨部件。
如圖1中所示，傳統雙腿走動機器人包括足部件11、腓部件12、股骨部件13和髖部件14，其分別由關節部件15、16、17連接並組裝成一個腿組件以支撐機器人身體。自此至後，為避免重複說明，將對其一個腿組件的機械結構進行說明，因為左腿組件和右腿組件具有相同的結構。關節部件包括踝關節15、膝關節16和髖關節17。
在腿組件中，每個部件和執行器相連以提供四桿連接(即四桿曲柄機構)。執行器使用滾珠絲槓副進行直線滑移運動。直線滑移運動改變連接間的轉動角，從而彎曲或者伸展走動機器人的腿組件。
更詳細而言，為在踝關節15處進行完全和伸展操作，第一執行器30a的中間部分可旋轉地地與腓部件12的中間部分通過第一連接件相連，第一執行器30a的滑塊35a可旋轉地與足部件11的中間部分相連。
為在膝關節16處能夠進行彎曲和伸展操作，第二執行器30b的下部可旋轉地與足部件11的下部通過第二連接件22相連，第二執行器30b的中間部分可旋轉地與股骨部件13的中間部分通過第三連接件23相連。
為在髖關節17處能夠進行彎曲和伸展操作，第三執行器30c的下部可旋轉地與股骨部件13的下部通過第四連接件24相連，第三執行器30c的中間部分可旋轉地與髖部件14的中間部分通過第五連接件25相連。
根據上述說明，關節15、16、17處的彎曲和伸展操作分別通過執行器30a、30b、30c執行。
執行器30a、30b、30c包括電機31a、31b、31c以轉動滾珠絲槓副33a、33b、33c，編碼器32a、32b、32c確定電機31a、31b、31c的轉動狀態，導軌34a、34b、34c和滾珠絲槓副33a、33b、33c平行，滑塊35a、35b、35c和導軌34a、34b、34c連接並通過滾珠絲槓副33a、33b、33c的轉動而線性移動。
滑塊35a、35b、35c有可滑移地與導軌34a、34b、34c連接的第一部件和具有與滾珠絲槓副33a、33b、33c配合的內螺紋以通過滾珠絲槓副33a、33b、33c轉動而進行操作的第二部件。編碼器32a、32b、32c附著在電機31a、31b、31c的後部以伺服控制電機31a、31b、31c。
根據上述結構造，傳統雙腿走動機器人的走動操作通過連接關節15、16、17的執行器30a、30b、30c來實現。
但是，在傳統雙腿走動機器人中，關節15、16、17隻允許腿組件在前後方向上彎曲和伸展，所以腿組件和人腿相比具有較小的自由度。
發明內容
相應的，本發明的一方面是提供具有改進的腿組件自由度的雙腿走動機器人。
本發明的其它方面和優點將會在隨後的說明書中部分得到闡述，部分將從說明書變得顯而易見，或通過本發明的實踐了解到。
本發明的前述和/或其它方面可以通過提供一個雙腿走動機器人實現，所述雙腿走動機器人包括一對足部件、位於每個足部件之上的腓部件、位於每個足部件和腓部件之間以允許足部件相對腓部件在前後左右方向轉動的雙軸踝關節、及一對和足部件及腓部件連接以允許足部件相對腓部件在前後左右方向圍繞踝關節轉動的第一執行器。機器人也包括位於每個腓部件之上的股骨部件、位於每個腓部件和股骨部件之間的單軸膝關節、與每個腓部件和股骨部件連接以相對股骨部件圍繞膝關節在前後方向上轉動腓部件的第二執行器、及位於每個股骨部件之上的髖部件。機器人包括位於每個股骨部件和髖部件之間的雙軸髖關節，用以允許股骨部件相對髖部件在前後左右方向轉動、一對和股骨部件及髖部件連接的第三執行器，用以允許股骨部件相對髖部件在前後左右方向圍繞髖關節轉動。
根據本發明的一方面，每個踝關節包括和足部件上部合併的第一軛形件、和腓部件下部合併的第二軛形件，第二軛形件和第一軛形件連接以使足部件相對腓部件轉動。
根據本發明的一方面，第一軛形件包括和足部件上部合併的第一支架、從第一支架前後末端部分向上延伸的一對第一支撐件、和一個在前後方向上穿過第一支撐件的第一軸。第二軛形件包括和腓部件下部合併的第二支架、從第二支架左右末端部分向下延伸的一對第二支撐件、和一個在左右方向上穿過第二支撐件並和第一軸合併的第二軸。
根據本發明的一方面，每個髖關節包括和股骨部件上部合併的第三軛形件、和髖部件下部合併且與第三軛形件連接以便可以相對股骨部件轉動股骨部件的第四軛形件。
根據本發明的一方面，每個髖關節繞一垂直軸可轉動地和髖部件結合。機器人進一步包括一對位於髖部件中以相對髖部件轉動每個單獨的股骨部件的第四執行器。
根據本發明的一方面，機器人進一步包括位於各第一執行器的下部和足部件之間以相對足部件轉動第一執行器的第一連接件、和位於各第一執行器的上部和腓部件間以相對腓部件轉動第一執行器的第二連接件。
根據本發明的一方面，機器人進一步包括位於各第二執行器的下部和腓部件間以相對腓部件轉動第二執行器的第三連接件、和位於各第二執行器的上部和股骨部件間以相對股骨部件轉動第二執行器的第四連接件。
根據本發明的一方面，機器人進一步包括位於各第三執行器的下部和股骨部件間以相對股骨部件轉動第三執行器的第五連接件、和位於各第三執行器的上部和髖部件間以相對髖部件轉動第三執行器的第六連接件。
根據本發明的一方面，第二執行器位於腓部件的前面，第三連接件的上部可轉動地與第二執行器的下部連接，第三連接件和第二執行器在其上樞軸轉動的鉸鏈部件位於膝關節之上，這樣腓部件相對股骨部件向後轉動超過一個直角。
根據本發明的一方面，第二執行器對位於髖部件之前，第三連接件的上部可樞軸轉動地與第二執行器的下部連接，第三連接件和第二執行器在其上樞軸轉動的鉸鏈部件位於膝關節之上，這樣髖部件相對股骨部件向後轉動超過一個直角。
根據本發明的一方面，第三執行器對位於股骨部件之後，第六連接件的下部可樞軸轉動地與第三執行器的上部連接，第六連接件和第三執行器在其上樞軸轉動的鉸鏈部件位於髖關節之下，這樣股骨部件相對髖部件向後轉動超過一個直角。
根據本發明的一方面，機器人進一步包括從髖關節的第四軛形件向上突起的軸，軸穿過髖部件並可轉動地與髖部件連接，第四執行器可轉動地與軸連接以轉動軸。
本發明的上述和/或者其它方面的優點從下面結合附圖對優選實施例的描述中會變的更加明顯圖1顯示的是傳統雙腿走動機器人的側視圖；圖2顯示的是參照本發明實施例中雙腿走動機器人的透視圖；圖3顯示的是圖2中雙腿走動機器人的分解透視圖；圖4A顯示的是圖2中雙腿走動機器人踝關節的側面操作視圖；圖4B顯示的是圖2中雙腿走動機器人踝關節的後部操作視圖；圖5A和5B顯示的是圖2中雙腿走動機器人膝關節的側面操作視圖；圖6A和6B顯示的是圖2中雙腿走動機器人髖關節的側面操作視圖；圖6C顯示的是圖2中雙腿走動機器人髖關節的後部操作視圖；
圖7顯示的是圖2中雙腿走動機器人的第四執行器的平面操作視圖。
具體實施例方式
下面將對本發明的具體實施例進行詳細描述，在相應的附圖中示出了其中的具體實例，其中相似的標號表示類似的部件。
自此至後，左、右、前、後方向是參照走動機器人前進運動來定義的。
如圖2和圖3中所示，本發明中雙腿走動機器人包括一對足部件111，以象人足那樣踏在地面上、分別位於足部件111之上的一對腓部件113、分別位於腓部件113之上的一對股骨部件115、位於股骨部件115之上類似於人的髖骨的髖部件117、位於足部件111和腓部件113間的雙軸踝關節120(萬向接頭)。機器人還包括一對和足部件111及腓部件113連接的第一執行器160，用以相對腓部件113在前後方向和左右方向上圍繞踝關節120轉動足部件111。機器人包括位於腓部件113和股骨部件115之間的單軸膝關節140、和腓部件113以及股骨部件115連接並相對股骨部件115圍繞膝關節140在前後方向轉動腓部件113的第二執行器170、及位於股骨部件115和髖部件117之間的雙軸髖關節150(萬向接頭)。機器人包括和股骨部件115以及髖部件117連接並相對髖部件117圍繞股骨關節150在前、後、左、右方向轉動股骨部件115的一對第三執行器180、和位於髖部件117之上相對髖部件117圍繞垂直軸轉動股骨部件115的一對第四執行器190。
自此至後，為避免重複說明，由於結構構造對稱的原因，只對雙腿走動機器人100的一邊機構進行說明。
足部件111、腓部件113、股骨部件115和髖部件117的作用類似人腿的骨，其由堅硬材料製造，強度足以支撐將被放置到髖部件117上的上體(沒有顯示)。
踝關節120包括和足部件111上部合併的第一軛形件121、第二軛形件131，第二軛形件131和腓部件113下部合併與第一軛形件121連接以相對腓部件113轉動足部件111、及將第一軛形件121和第二軛形件131組合以允許第一軛形件121和第二軛形件131在前後方向以及左右方向相對轉動的雙軸十字軸130。
第一軛形件121包括和足部件111上部合併的第一支架123、及一對從第一支架123前後末端部分向上延伸的第一支撐件125。第一支撐件125上設有孔128，十字軸130的第一軸127的相對末端可轉動地插入其中，因此允許第一軛形件121相對第二軛形件在左右方向轉動。
第二軛形件131包括和腓部件113下部合併的第二支架133、及一對從第二支架133左右末端部分向下延伸的第二支撐件135。第二支撐件135上設有孔128，和第一軸127合併的第二軸137的相對末端可轉動地插入其中，這樣就允許第一軛形件121在前後方向相對第二軛形件131可以樞軸轉動。
十字軸130包括在前後方向上插入第一支撐件125的孔128中的第一軸127、在左右方向上插入第二支撐件128的孔128中並交叉的和第一軸127合併的第二軸137。
這樣，和第一軛形件121合併的足部件111相對於和第二軛形件131合併的腓部件113在前、後、左、右方向圍繞第一軸127和第二軸137轉動。
膝關節140包括將腓部件111的上部和股骨部件115的下部連接並相對股骨部件115圍繞腓部件111轉動的膝鉸鏈部件143、及插入膝連接件部件143中的活塞銷141。這樣，腓部件113相對股骨部件115在前後方向圍繞膝關節140轉動。
髖關節150包括和股骨部件115上部合併的第三軛形件151、和髖部件117下部合併的第四軛形件155，第四軛形件155和第三軛形件151連接以使股骨部件115相對髖部件117轉動。第三軛形件151和第四軛形件155通過一個雙軸十字軸130以和踝關節120的第一、第二軛形件121、131相似的方式相互連接，所以，為避免重複說明此處省略詳細說明。
這樣，股骨部件115相對髖部件117圍繞髖關節150在前後左右方向轉動。
進一步，軸156從髖關節150的第四軛形件155處向上突起。軸156穿過髖部件117，因此允許軸156相對髖部件117圍繞垂直軸轉動。
第一執行器160對和足部件111和腓部件113在踝關節120後面連接，並相對腓部件113圍繞踝關節120在前後左右方向轉動足部件111。足部件111和腓部件113上分別具有第一連接件161和第二連接件165，以和第一執行器160連接。每個執行器160、170、180和190包括電機(沒有顯示)、用電機轉動的滾珠絲槓副(沒有顯示)、位於每個執行器160、170、180和190下部並和滾珠絲槓副配合以被引導部件(沒有顯示)線性引導的導杆168、依附在導杆168末端的移動塊167、和導杆168相連以感知移動塊167和導杆168的位置的位置傳感器(沒有顯示)。此處，傳感器的傳感位置信息傳輸到控制器(沒有顯示)，控制器根據傳感位置數據控制電機，因而移動移動塊167。
第一連接件161具有「L」形狀，第一連接件161的下部可轉動地與和足部件111合併的第一軛形件121連接。第一連接件161的上部和第一執行器160的移動塊167可轉動地通過第一鉸鏈銷162相互組合，並由此提供第一鉸鏈部件163。
第二連接件165具有和腓部件113合併的第一部分。第二連接件165的第二部分和第一執行器160的上部可轉動地通過第二鉸鏈銷166相互組合，並由此提供第二鉸鏈部件164。
通過上述結構，下面將參照圖4A和圖4B對踝關節120和第一執行器160的操作進行說明。
如圖4A中所示，當第一執行器160對的移動塊167向上移動，足部件111相對腓部件113向後轉動。相反的，當第一執行器160對的移動塊167向下移動，足部件111相對腓部件113向前轉動。
如圖4B中所示，當左側第一執行器160的移動塊167向下移動、右側第一執行器160的移動塊167向上移動時，足部件111相對腓部件113向右轉動。相反的，當左側第一執行器160的移動塊167向上移動、右側第一執行器160的移動塊167向下移動時，足部件111相對腓部件113向左轉動。
這樣，本發明中雙腿走動機器人100包括類似萬向接頭的並具有雙軸十字軸130的踝關節120、以及位於踝關節120之後的第一執行器160對，這樣踝關節120允許足部件111相對足部件113在前後左右的方向上類似人足那樣轉動。
第二執行器170和股骨部件115前與腓部件113和股骨部件115連接，用以在前後方向上相對股骨部件115圍繞膝關節140轉動腓部件113。腓部件113和股骨部件115提供第三連接件171和第四連接件175以分別和第二執行器170連接。
第三連接件171具有「L」形狀，第三連接件171的下部和腓部件113合併。第三連接件171的上部和第二執行器170的移動塊167通過第三鉸鏈銷172可轉動地組合在一起，從而提供第三鉸鏈部件173。此處，第三鉸鏈部件173位於膝關節140的上面和前面，這樣腓部件113相對股骨部件115向後轉動超過一個直角。
第四連接件175的第一部件和股骨部件115合併，第四連接件175的第二部件和第二執行器170的上部可轉動地通過第四鉸鏈銷176相互組合，從而提供第四鉸鏈部件117。
通過上面的結構，下面將參照圖5A和圖5B對膝關節140和第二執行器170的操作進行說明。
如圖5A中所示，當第二執行器170對的移動塊167向下移動，腓部件113相對股骨部件115向後轉動。相反的，當第二執行器170對的移動塊167向上移動，腓部件113相對股骨部件115向前轉動。進一步，如圖5B所示，腓部件113相對股骨部件115向後轉動超過一個直角，因為第三鉸鏈部分173位於膝關節140的上面和前面。
這樣，本發明中雙腿走動機器人100包括位於膝關節140前的第二執行器170、第三鉸鏈部分173，其上第二執行器170和第三連接件171可轉動地位於膝關節140之上，這樣膝關節140允許腓部件113相對股骨部件115類似人的膝蓋那樣向後轉動超過一個直角。
第三執行器180對和股骨部件115後與股骨部件115和髖部件117連接，用以在前後左右方向上相對髖部件117圍繞髖關節150轉動股骨部件115。股骨部件115和髖部件117提供第五連接件181和第六連接件185以分別和第三執行器180連接。
第五連接件181的第一部件和股骨部件115合併，第五連接件165的第二部件和第三執行器180殺過那的移動塊167可轉動地通過第五鉸鏈銷182相互組合，從而提供第五鉸鏈部件183。
第六連接件185具有「L」形狀，第六連接件185的上部和與髖部件117合併的第四軛形件155合併。第六連接件185的下分支部件和第三執行器180的上部可轉動地通過第六鉸鏈銷186相互組合，從而提供第六鉸鏈銷部件187以允許股骨部件115相對髖部件117在前後方向上轉動。進一步，第六連接件185的下分支部件的末端部分相對第六鉸鏈部件187可轉動，這樣股骨部件115相對髖部件117在左右方向上可轉動。
此處，第三執行器180和第六連接件185在其上轉動的第六鉸鏈部件187位於髖關節150之下，這樣股骨部件115相對髖部件向前轉動超過一個直角。
通過上面的結構，下面將參照圖6A至圖6C對髖關節150和第三執行器180的操作進行說明。
如圖6A中所示，當第三執行器180對的移動塊167都向下移動，股骨部件115相對髖部件117向前轉動。相反的，當第三執行器180對的移動塊167都向上移動，股骨部件115相對髖部件117向後轉動。如圖6C中所示，當左側第三執行器180的移動塊167向下移動、右側第三執行器180的移動滑塊167向上移動時，股骨部件115相對髖部件117向右轉動。如圖6B所示，因為第六鉸鏈部件187位於髖部件150的上部和後部，股骨部件115相對髖部件117而向前轉動超過一個直角。
這樣，本發明中的雙腿走動機器人100包括具有類似萬向接頭的雙軸十字軸130、位於股骨部件115之後的第三執行器130對，這樣髖關節150就允許股骨部件115相對髖部件117在前後左右方向上和人的髖一樣轉動。進一步，因為第六鉸鏈部件187位於髖關節150的上面和前面，髖關節150允許股骨部件115相對髖部件117向前和人的髖一樣轉動超過一個直角。
第四執行器190對位於髖部件117之上，以圍繞垂直軸轉動髖關節150對。每個第四執行器190具有一個第一部件和髖部件117上凸起193連接以提供第七鉸鏈部件191、第二部件可轉動地和軸156通過第七連接件195連接。軸156從第四軛形件155處突起並穿過髖部件117。
第七連接件195具有和軸156連接的第一部件、第二部件可轉動地和第四執行器190的第二部件連接以形成第八鉸鏈部件196。
根據上述結構，如圖7所示，當第四執行器190的一個操作使得第七連接件195轉動後，和第七連接件195合併的軸156圍繞垂直軸轉動，這樣和軸156合併的髖關節150、股骨部件115、腓部件113和足部件111都繞垂直軸轉動。
這樣，本發明的雙腿走動機器人100包括用以轉動髖關節150的第四執行器190、股骨部件115、腓部件113和圍繞軸156的垂直軸的足部件111，這樣就可以象人髖那樣操作。
如上所述，本發明的雙腿走動機器人包括使用萬向接頭的踝關節和髖關節、和第一第二執行器對。因此，第三執行器和第六連接件在其上轉動的鉸鏈部件位於髖關節之下，這樣踝關節和髖關節就象人踝和髖一樣操作進一步，本發明的雙腿走動機器人包括和膝關節相連的第二執行器。因此，第二執行器和第三連接件在其上轉動的鉸鏈部件位於膝關節之上，這樣膝關節就可以如人的膝蓋那樣操作。
進一步，本發明的雙腿走動機器人包括用以繞垂直軸轉動髖關節、股骨部件、腓部件和足部件的第四執行器，這樣髖關節可以象人髖那樣進行操作。
如上所說明，本發明提供可以和人踝、膝和髖一樣工作的雙腿走動機器人。
儘管對本發明的一些實施方式進行了展示和描述，本領域技術人員將會理解，在不偏離本發明的原理和精神的情況下，可對這些實施例進行改變，本發明的範圍由權利要求及其等同物所限定。
權利要求
1.一種雙腿走動機器人，包括一對足部件；位於每個足部件之上的腓部件；位於每個足部件和腓部件間的雙軸踝關節，以允許足部件相對腓部件在前後方向和左右方向轉動；一對和足部件及腓部件連接的第一執行器，以允許足部件相對腓部件在前後左右方向圍繞踝關節轉動；位於每個腓部件之上的股骨部件；位於每個腓部件和股骨部件間單軸膝關節；與每個腓部件和股骨部件連接的第二執行器，以相對股骨部件圍繞膝關節在前後方向上轉動腓部件；位於每個股骨部件之上的髖部件；位於每個股骨部件和髖部件間的雙軸髖關節，以允許股骨部件相對髖部件在前後左右方向上轉動；一對和股骨部件及髖部件連接的第三執行器，用以相對於髖部件在前後左右方向上圍繞髖關節轉動股骨部件。
2.根據權利要求1所述的機器人，其特徵在於每個踝關節包括和足部件上部合併的第一軛形件；和腓部件下部合併且和第一軛形件連接以使足部件相對於腓部件轉動的第二軛形件。
3.根據權利要求2所述的機器人，其特徵在於第一軛形件包括和足部件上部合併的第一支架、一對從第一支架的前後末端部分向上延伸的第一支撐件、和在前後方向上穿過第一支撐件的第一軸。第二軛形件包括和腓部件下部合併的第二支架、一對從第二支架的左右末端部分向下延伸的第二支撐件、和在左右方向上穿過第二支撐件並和第一軸合併的第二軸。
4.根據權利要求3所述的機器人，其特徵在於每個髖關節包括股骨部件上部合併的第三軛形件；和髖部件下部合併且與第三軛形件連接以相對於股骨部件轉動股骨部件的第四軛形件。
5.根據權利要求4所述的機器人，其特徵在於每個髖關節和髖部件繞垂直軸可轉動地結合，所述雙腿走動機器人進一步包括一對位於髖部件中以相對髖部件轉動每個股骨部件的第四執行器。
6.根據權利要求1所述的機器人，進一步包括位於各第一執行器的下部和足部件之間以相對足部件轉動第一執行器的第一連接件；位於各第一執行器的上部和腓部件之間以相對腓部件轉動第一執行器的第二連接件。
7.根據權利要求6所述的機器人，進一步包括位於各第二執行器的下部和腓部件之間以相對腓部件轉動第二執行器的第三連接件；位於各第二執行器的上部和股骨部件之間以相對股骨部件轉動第二執行器的第四連接件。
8.根據權利要求7所述的機器人，進一步包括位於各第三執行器的下部和股骨部件之間以相對股骨部件轉動第三執行器的第五連接件；位於各第三執行器的上部和髖部件之間以相對髖部件轉動第三執行器的第六連接件。
9.根據權利要求7所述的機器人，其特徵在於第二執行器設置在腓部件的前面，第三連接件的上部可樞軸轉動地與第二執行器的下部連接，及第三連接件和第二執行器在其上樞軸轉動的鉸鏈部件位於膝關節之上，這樣腓部件相對股骨部件向後轉動超過一個直角。
10.根據權利要求8所述的機器人，其特徵在於第三執行器對位於股骨部件之後，第六連接件的下部可旋轉地與第三執行器的上部連接，第六連接件和第三執行器在其上樞軸轉動的鉸鏈部件位於髖關節之下，這樣股骨部件相對髖部件向前轉動超過一個直角。
11. 根據權利要求5所述的機器人，進一步包括位於各第一執行器的下部和足部件之間以相對足部件轉動第一執行器的第一連接件；位於各第一執行器的上部和腓部件之間以相對腓部件轉動第一執行器的第二連接件。
12.根據權利要求11所述的機器人，進一步包括位於各第二執行器的下部和腓部件之間以相對腓部件轉動第二執行器的第三連接件；位於各第二執行器的上部和股骨部件之間以相對股骨部件轉動第二執行器的第四連接件。
13.根據權利要求11所述的機器人，進一步包括位於各第三執行器的下部和股骨部件間以相對股骨部件轉動第三執行器的第五連接件；位於各第三執行器的上部和髖部件間以相對髖部件轉動第三執行器的第六連接件。
14.根據權利要求12所述的機器人，其特徵在於第二執行器位於腓部件的前面，第三連接件的上部可樞軸轉動地與第二執行器的下部連接，第三連接件和第二執行器在其上樞軸轉動的鉸鏈部件位於膝關節之上，這樣腓部件相對股骨部件向後轉動超過一個直角。
15.根據權利要求13所述的機器人，其特徵在於第三執行器對位於股骨部件之後，第六連接件的下部可旋轉地與第三執行器的上部連接，第六連接件和第三執行器在其上樞軸轉動的鉸鏈部件位於髖關節之下，這樣股骨部件相對髖部件向前轉動超過一個直角。
16.根據權利要求5所述的機器人，進一步包括從髖關節的第四軛形件向上突起的軸，其中軸通過髖部件並可轉動地與髖部件連接，第四執行器可轉動地與軸連接以轉動軸。
17.根據權利要求1所述的機器人，其特徵在於足部件、腓部件、股骨部件和髖部件由堅硬材料製造，以便支撐將被放置到髖部件上的上體。
18.根據權利要求3所述的機器人，其特徵在於每個踝關節進一步包括將第一軛形件和第二軛形件組合的雙軸十字軸，以允許第一軛形件和第二軛形件在前後左右方向上相對轉動。
19.根據權利要求18所述的機器人，其特徵在於第一支撐件上設有孔，第一軸的相對末端可轉動地插入其中，以允許第一軛形件相對第二軛形件在左右方向上轉動。
20.根據權利要求19所述的機器人，其特徵在於第二支撐件上設有孔，第二軸的相對末端可轉動地插入其中，以允許第一軛形件在前後方向上相對第二軛形件轉動。
21. 根據權利要求1所述的機器人，其特徵在於每個單軸膝關節包括將腓部件的一部分和股骨部件的一部分連接並相對股骨部件樞轉腓部件的膝鉸鏈部件；插入膝連接件部件中的活塞銷，用以允許腓部件相對股骨部件在前後方向圍繞膝關節轉動。
22.根據權利要求21所述的機器人，其特徵在於每個單軸膝關節進一步包括將第三軛形件和第四軛形件組合起來的雙軸十字軸，以允許第三軛形件和第四軛形件在前後左右方向相對轉動。
23.根據權利要求11所述的機器人，其特徵在於第一連接件的一部分可轉動地與和足部件合併的第一軛形件連接，及第二連接件具有和腓部件合併的第一部分。
24.根據權利要求23所述的機器人，進一步包括第一鉸鏈銷，用以可轉動地將第一連接件和第一執行器的移動塊組合，從而提供第一鉸鏈部件；第二鉸鏈銷，用以可轉動地將第二鉸鏈的第二部件和第一執行器的一部分組合，從而提供第二鉸鏈部件。
25.根據權利要求12所述的機器人，其特徵在於第三連接件的一部分和腓部件合併，第四連接件包括和股骨部件合併的第一部件。
26.根據權利要求25所述的機器人，進一步包括第三鉸鏈銷，用以可轉動地將第三連接件的一部分和第二執行器的移動塊組合，從而提供第三鉸鏈部件；第四鉸鏈銷，用以可轉動地將第四鉸鏈的第二部件和第二執行器的一部分組合，從而提供第四鉸鏈部件。
27.根據權利要求13所述的機器人，其特徵在於第五連接件的第一部分和股骨部件合併，第六連接件的一部分和與髖部件合併的第四軛形件合併。
28.根據權利要求27所述的機器人，進一步包括第五鉸鏈銷，用以可轉動地將第五連接件的第二部件和第三執行器的移動塊組合，從而提供第五鉸鏈部件；第六鉸鏈銷，用以可轉動地將第六鉸鏈的分支部件和第三執行器的一部分組合，從而提供第六鉸鏈部件。
29.根據權利要求16所述的機器人，其特徵在於第四執行器包括第一部件，用以可轉動地和髖部件上的凸起連接，以提供第七鉸鏈部件，及與軸可樞轉地連接的第二部件，。
30.根據權利要求29所述的機器人，進一步包括第七連接件，其具有和軸連接的第一部件，及可轉動地和第四執行器的第二部件連接的第二部件，以提供第八鉸鏈銷。
31.根據權利要求30所述的機器人，其特徵在於第四執行器轉動第七連接件，以使和第七連接件合併的軸圍繞垂直軸轉動，並繞垂直軸轉動髖關節、股骨部件、腓部件和足部件。
32.一種雙腿走動機器人，包括一對足部件；位於每個足部件之上的腓部件；位於每個足部件和腓部件之間的雙軸踝關節，以允許足部件相對腓部件在前後方向和左右方向上轉動；一對和足部件及腓部件連接的第一執行器，以相對腓部件在前後左右方向圍繞踝關節轉動足部件；位於每個腓部件之上的股骨部件；位於每個腓部件和股骨部件間單軸膝關節；與每個腓部件和股骨部件連接的第二執行器，以相對股骨部件圍繞膝關節在前後方向上轉動腓部件；位於每個股骨部件之上的髖部件；位於每個股骨部件和髖部件間的雙軸髖關節，以允許股骨部件相對髖部件在前後左右方向轉動；一對和股骨部件及髖部件連接的第三執行器，以相對髖部件在前後左右方向上圍繞髖關節轉動股骨部件；一對位於髖部件上的第四執行器，以相對髖部件轉動每個股骨部件。
33.根據權利要求30所述的機器人，其特徵在於第一、第二、第三和第四執行器中的每一個包括電機；由電機轉動的滾珠絲槓副；位於每個執行器的一部分內並和滾珠絲槓副配合以被引導部件線性引導的導杆；附著在導杆末端的移動塊；及和導杆相連以感知和導杆一起移動的移動塊的位置的位置傳感器。
34.根據權利要求33所述的機器人，其特徵在於當第一執行器的移動塊向上移動，足部件相對腓部件向後轉動，當第一執行器的移動塊向下移動，足部件相對腓部件向前轉動。
35.根據權利要求33所述的機器人，其特徵在於當第一執行器的左側第一執行器的移動塊向下移動、右側第一執行器的移動塊向上移動時，足部件相對腓部件向右轉動，當左側第一執行器的移動塊向上移動、右側第一執行器的移動塊向下移動時，足部件相對腓部件向左轉動。
36.根據權利要求33所述的機器人，其特徵在於當第二執行器的移動塊向下移動，腓部件相對股骨部件向後轉動，當第二執行器的移動塊向上移動，腓部件相對股骨部件向前轉動。
37.根據權利要求33所述的機器人，其特徵在於第三執行器的移動塊向下移動，股骨部件相對髖部件向前轉動，當第三執行器移動塊向上移動，股骨部件相對髖部件向後轉動。
38.根據權利要求33所述的機器人，其特徵在於，當第三執行器的左側第三執行器的移動塊向下移動、右側第三執行器的移動滑塊向上移動時，股骨部件相對髖部件向右轉動。
39.一種雙腿走動機器人，包括一對足部件；位於每個足部件之上的腓部件；位於每個足部件和腓部件間的雙軸踝關節，以允許足部件相對腓部件在前後方向和左右方向轉動；位於每個腓部件之上的股骨部件；位於每個腓部件和股骨部件間單軸膝關節；位於每個股骨部件之上的髖部件；位於每個股骨部件和髖部件間的雙軸髖關節，以允許股骨部件相對髖部件在前後左右方向轉動。
全文摘要
一種雙腿走動機器人，包括一對足部件、位於每個足部件之上的腓部件、位於每個足部件和腓部件間的雙軸踝關節，以允許足部件相對腓部件在前後方向和左右方向轉動。機器人還包括位於每個腓部件之上的股骨部件、位於每個腓部件和股骨部件間單軸膝關節、位於每個股骨部件之上的髖部件、和位於每個股骨部件和髖部件間的雙軸髖關節，以允許股骨部件相對髖部件在前後左右方向轉動。這樣，本發明提供了可以和人踝、膝和髖相似工作的雙腿走動機器人。
文檔編號B25J5/00GK1509848SQ0316020
公開日2004年7月7日 申請日期2003年9月27日 優先權日2002年12月23日
發明者李湧權, 吳淵宅, 梁守相, 李仔雨, 李 權 申請人:三星電子株式會社