雙足行走機器人多關節腿部結構的製作方法
2023-07-22 18:57:51 2
本發明涉及機器人技術領域，更具體地說，涉及一種雙足行走機器人多關節腿部結構。
背景技術：
近幾年來智慧機器人逐漸走入千家萬戶，市場上出現了各種各樣的機器人，機器人雖然發展的比較快，但多關節的雙足機器人卻起步的較慢，發展速度較慢，市場上缺少多關節的雙足行走機器人，由於多關節雙足行走機器人，能夠在家庭中完成多種的服務，如清掃、娛樂、保姆、家庭安保等事情，將成為人類夥伴，改變人類生活方式，因此多關節的雙足行走機器人受到大多數人的喜愛。
但現有的機器人中，機器人的運動關節多自由度一直是研發機構的難題，機器人的多關節自由度運動難度大，結構複雜成為了較多企業研發多關節雙足行走機器人的難題。
技術實現要素：
為了克服現有機器人的腿部多關節自由度運動難度大的難題，本發明提供了一種多關節自由度的機器人腿部結構，該雙足行走機器人多關節腿部結構能夠實現機器人類似人的腿部多個自由度抬腿雙足行走運動，使仿人機器人的雙足行走更具靈活性，能夠更好的服務於人們的日常生活。
本發明所解決的技術問題所採用的技術方案是：一種雙足行走機器人多關節腿部結構，包括腳板運動機構、腳踝關節運動機構、腿部關節運動機構，腳趾板通過腳趾關節軸與腳板鉸接，小腿下關節支架通過連接軸與內支架鉸接，內支架與腳踝關節支撐板鉸接，腳板運動機構能夠控制腳趾板繞著與腳板相互鉸接的腳趾關節軸抬腳趾運動；腳踝關節運動機構能夠控制所述腳板向左或向右擺腳運動，也可以控制腳板向前或前後運動；腿部關節運動機構能夠控制小腿的關節順時針或逆時針抬腿運動，同時也可以控制小腿繞著大腿旋轉運動。
所述腳板運動機構包括所述驅動電機、主動連杆、傳動連杆、腳趾板和腳趾下關節軸；進一步的，所述驅動電機安裝在腳板上連接固定，驅動電機與主動連杆相互連接，主動連杆與傳動連杆相互連接，傳動連杆與腳趾板相互連接，腳趾板通過腳趾關節軸與腳板鉸接；所述的驅動電機轉動就帶動主動連杆轉動，主動連杆轉動就帶動傳動連杆轉動，傳動連杆轉動就帶動腳趾板繞著腳趾關節軸運動，實現腳趾抬高運動。
所述腳板上設計有兩塊腳踝關節支撐板，任意一塊踝關節支撐板安裝固定有弧形直齒齒牙，所述弧形直齒齒牙能夠與直齒齒輪相互嚙合，直齒齒輪轉動時能帶動弧形直齒齒牙轉動；
進一步的，所述腳踝關節支撐板設計有軸孔，腳踝關節支撐板通過連接軸與內支架裡面的軸承連接，驅動電機轉動時帶動直齒齒輪轉動從而帶動與腳板相互固定的弧形直齒齒牙，進而帶動腳板繞著連接軸向左或向右擺動。
所述腳踝關節運動機構包括所述踝關節驅動電機、內支架、小腿下關節支架和齒輪；進一步的，所述小腿下關節支架通過軸與內支架鉸接，在小腿下關節支架裡面安裝有驅動電機，驅動電機與直齒齒輪連接，直齒齒輪與扇形直齒齒輪相互嚙合，所述扇形直齒齒輪與內支架連接固定：
更進一步的，所述小腿下關節支架可以與小腿連接固定，所述內支架固定時，驅動電機轉動就帶動直齒齒輪繞著扇形直齒齒輪嚙合順時針或逆時針轉動，從而帶動小腿下關節支架繞著鉸接軸轉動。
所述內支架裡面安裝有驅動電機，驅動電機與直齒齒輪連接，所述直齒齒輪與弧形直齒齒牙相互嚙合，驅動電機轉動能夠帶動弧形直齒齒牙以軸承為軸心轉動，進而帶動了腳板繞著軸承的軸心順時針或逆時針轉動。
所述腿部關節運動機構包括所述下關節固定板、驅動機、圓盤形直齒齒輪、直齒齒輪和上關節固定板，所述下關節固定板裡面設計有固定軸，固定軸能夠與圓盤形直齒齒輪中心的軸承連接，圓盤形直齒齒輪能夠繞著固定軸的軸心順時針或逆時針旋轉。
所述下關節固定板安裝有驅動電機，驅動電機與直齒齒輪連接，直齒齒輪與圓盤形直齒齒輪相互嚙合，直齒齒輪轉動能夠帶動圓盤形直齒齒輪轉動。
所述圓盤形直齒齒輪的上端面設計有連接支架，所述連接支架通過軸與上關節固定板鉸接，在連接支架外側面安裝固定有扇形直齒齒輪，扇形直齒齒輪與安裝在上關節固定板的驅動電機上的直齒齒輪相互嚙合，驅動電機轉動能夠帶動上關節固定板轉動。
所述上關節固定板能夠安裝進大腿的裡面與大腿連接固定，所述下關節固定板能夠安裝進小腿的上關節裡面與小腿連接固定；進一步的，所述驅動電機與機器人的控制系統，控制系統能夠獨立的控制每一個驅動電機工作。
本發明的有益效果是，一種雙足行走機器人多關節腿部結構，包括腳板運動機構、腳踝關節運動機構、腿部關節運動機構，腳趾板通過軸與腳板鉸接，小腿下關節支架通過軸與內支架鉸接，內支架與腳踝關節支撐板鉸接，所述腳板運動機構能夠控制腳趾板繞著與腳板相互鉸接的軸抬腳趾運動，實現了抬腳趾運動，防止機器人行走時蹣跚和跌倒；腳踝關節運動機構能夠控制所述腳板向左或向右擺腳運動，也可以控制腳板向前或前後運動，實現了機器人腳板關節能夠多個自由度運動；腿部關節運動機構能夠控制小腿的關節順時針或逆時針抬腿運動，同時也可以控制小腿繞著大腿旋轉運動，實現了機器人腿部的關節能夠多個自由度運動，控制系統能夠獨立的控制每一個運動機構的工作指令，該雙足行走機器人多關節腿部結構能夠實現機器人能夠類似人的腿部多個自由度抬腿雙足行走運動，使仿人機器人的雙足行走更具靈活性。
附圖說明
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1是腿部立體圖
圖2是腿部立體圖的爆炸圖
圖3是腳板運動機構視圖
圖4是踝關節運動機構視圖
圖5是腿部關節運動機構視圖
圖6是腿部立體圖的爆炸圖細節a視圖
圖中：1.腳板運動機構，2.腳踝關節運動機構，3.小腿，4.腿部關節運動機構，5.大腿，12.腳趾板，13.傳動連杆，14.腳趾關節軸，15.主動連杆，16.驅動電機，17.弧形直齒齒牙，18.腳踝關節支撐板，19.連接軸，20.踝關節驅動電機，21.直齒齒輪，22.扇形直齒齒輪，23.直齒齒輪，24.驅動電機，25.小腿下關節支架，26.內支架，27.軸承，40.下關節固定板，41.直齒齒輪，42.驅動電機，43.圓盤形直齒齒輪，44.連接支架，45.上關節固定板，46.驅動電機，47.直齒齒輪，48.扇形直齒齒輪，49.固定軸。
具體實施方式
在圖1、圖2、圖3所示實施例中，腳趾板12通過腳趾關節軸14與腳板鉸接，小腿下關節支架26通過連接軸與內支架25鉸接，內支架25與腳踝關節支撐板18鉸接，所述驅動電機16安裝在腳板上連接固定，驅動電機16與主動連杆15相互連接，主動連杆15與傳動連杆13相互連接，傳動連杆13與腳趾板12相互連接，所述的驅動電機16轉動就帶動主動連杆轉動15，主動連杆15轉動就帶動傳動連杆13轉動，傳動連杆13轉動就帶動腳趾板12繞著腳趾關節軸14運動，實現腳趾板12抬高運動，創新的腳趾抬高功能協助5個腳尖提起，防止蹣跚和跌倒。
腳板上設計有兩塊腳踝關節支撐板18，腳踝關節支撐板18設計有軸孔，腳踝關節支撐板18通過連接軸19與內支架26裡面的軸承27連接，任意一塊踝關節支撐板18安裝固定有弧形直齒齒牙17，所述弧形直齒齒牙17能夠與直齒齒輪21相互嚙合，直齒齒輪21轉動時能帶動弧形直齒齒17牙轉動；
腳踝關節運動機構2能夠控制所述腳板向左或向右擺腳運動，也可以控制腳板向前或前後運動，實現了機器人腳板關節能夠多個自由度運動；腿部關節運動機構4能夠控制小腿3的關節順時針或逆時針抬腿運動，同時也可以控制小腿3繞著大腿旋轉運動，實現了機器人腿部的關節能夠多個自由度運動。
在圖4所示實施例中，所述腳踝關節運動機構2包括所述踝關節驅動電機20、內支架26、小腿下關節支架25和齒輪，小腿下關節支架25通過軸與內支架26鉸接，在小腿下關節支架25裡面安裝有驅動電機24，驅動電機24與直齒齒輪23連接，直齒齒輪23與扇形直齒齒輪22相互嚙合，扇形直齒齒輪22與內支架26連接固定，小腿下關節支架25可以與小腿3連接固定。當所述內支架26固定時，驅動電機24轉動就帶動直齒齒輪23繞著扇形直齒齒輪22嚙合順時針或逆時針轉動，從而帶動小腿下關節支架25繞著鉸接軸轉動。
所述內支架26裡面安裝有驅動電機20，驅動電機20與直齒齒輪21連接，所述直齒齒輪21與弧形直齒齒牙17相互嚙合，驅動電機20轉動能夠帶動弧形直齒齒牙17以軸承27為軸心轉動，進而帶動了腳板繞著軸承27的軸心順時針或逆時針轉動，實現了腳板的抬高運動。
圖5、圖6所示實施例中，腿部關節運動機構4包括所述下關節固定板40、驅動機、圓盤形直齒齒輪43、直齒齒輪和上關節固定板45，所述下關節固定板40裡面設計有固定軸49，固定軸49能夠與圓盤形直齒齒輪43中心的軸承連接，圓盤形直齒齒輪43能夠繞著固定軸的軸心順時針或逆時針旋轉。
所述下關節固定板40安裝有驅動電機42，驅動電機42與直齒齒輪41連接，直齒齒輪41與圓盤形直齒齒輪43相互嚙合，直齒齒輪41轉動能夠帶動圓盤形直齒齒43輪轉動；
圓盤形直齒齒輪43的上端面設計有連接支架44，所述連接支架44通過軸與上關節固定板45鉸接，在連接支架44外側面安裝固定有扇形直齒齒輪48，扇形直齒齒輪48與安裝在上關節固定板45的驅動電機46上的直齒齒輪47相互嚙合，驅動電機46轉動能夠帶動上關節固定板45轉動，上關節固定板45能夠安裝進大腿5的裡面與大腿5連接固定，下關節固定板40能夠安裝進小腿2的上關節裡面與小腿2連接固定。所述驅動電機與機器人的控制系統，控制系統能夠獨立的控制每一個驅動電機工作。
該雙足行走機器人多關節腿部結構能夠實現機器人類似人的腿部多個自由度抬腿雙足行走運動，使仿人機器人的雙足行走更具靈活性。
以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施方式的限制，上述實施方式和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內，本發明的要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。