腿式機器人腿部結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及足式機器人領域，尤其是腿式機器人腿部結構。
【背景技術】
[0002]目前大部分的機器人的驅動方式都是輪式或者履帶式的，在普通路面及稍顯復雜的地形，輪式及履帶驅動方式擁有很大適應性，優勢明顯，但是當地形更加復雜時，比如丘陵山地樹林，輪式和履帶式的驅動方式，就有很大的局限性。
[0003]而目前大部分的足式機器人的腿部各關節處都設置有動力源，整個機構笨重，行動緩慢，很難在復雜地形上行走。
[0004]因此設計一種能適應復雜地形，動作迅速，以解決此地形環境下的運輸難題的機器人，成為亟待解決的問題。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為了解決復雜地形環境中的物資運輸難題，在這種地形環境中，輪式和履帶式的機器人并不能很好適應，而人力的運輸能力有限，效率不高，其他的足式機器人笨重、運動緩慢，并不適合作為運輸使用。本發明腿式機器人的腿部結構，能很好的適用各種復雜地形，使機器人擁有出色的運載能力。
[0006]本發明的具體技術方案是:一種腿式機器人腿部結構，包括支撐機構和拉桿機構，所述支撐機構包括上腿支撐件、中腿支撐件和下腿支撐件，所述拉桿機構包括上拉桿和下拉桿；下腿支撐件與中腿支撐件轉動連接；中腿支撐件與上腿支撐件轉動連接；下拉桿的一端與上腿支撐件轉動連接；下拉桿的另一端與下腿支撐件轉動連接；下拉桿、上腿支撐件、下腿支撐件、中腿支撐件構成一個平行四邊形結構；上拉桿與中腿支撐件轉動連接。
[0007]進一步地，所述下腿支撐件與中腿支撐件通過關節轉動連接；所述中腿支撐件與上腿支撐件通過關節轉動連接，所述關節由支撐件軸和支撐件軸承成組成。
[0008]進一步地，所述下拉桿的一端與上腿支撐件通過拉桿軸承、拉桿軸轉動連接；所述下拉桿的另一端與下腿支撐件通過拉桿軸承、拉桿軸轉動連接；所述上拉桿與中腿支撐件通過拉桿軸承、拉桿軸轉動連接。
[0009]進一步地，所述下腿支撐件的末端安裝有至少一個微動開關。
[0010]進一步地，所述微動開關的墊塊位于下腿支撐件末端的外周。
[0011]進一步地，所述微動開關的墊塊位于下腿支撐件的末端底部外側和/或下腿支撐件的末端前部外側。
[0012]進一步地，所述位于下腿支撐件的末端底部的微動開關共用一個墊塊。
[0013]進一步地，所述下腿支撐件的末端包覆一腳墊，所述腳墊為軟性彈性材料制成。
[0014]進一步地，所述軟性彈性材料為聚氨酯、硅橡膠、軟尼龍。
[0015]與現有技術相比，本發明的有益效果是:整個機構的動力都由髖關節提供，膝關節與踝關節不含有動力源，整個腿部結構輕巧，能獲得很高的運動速度；連桿機構可以簡化整個腿部的控制。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明的腿式機器人腿部結構的總裝圖；
[0017]圖2為本發明的腿式機器人腿部結構的總裝圖2 ;
[0018]圖3為本發明的腿式機器人腿部結構的總裝圖3(不同狀態);
[0019]圖4為本發明的腿式機器人腿部結構的微動開關的放大圖；
[0020]圖5為本發明的腿式機器人腿部結構的微動開關觸發示意圖1 ;
[0021]圖6為本發明的腿式機器人腿部結構的微動開關觸發示意圖2 ;
[0022]圖中:上拉桿1、拉桿軸承2、拉桿軸3、支撐件軸承4、支撐件軸5、上腿支撐件6、下拉桿7、中腿支撐件8、下腿支撐件9、聚氨酯腳墊10、微動開關11、第一微動開關11-1、第二微動開關11-2、第三微動開關11-3、第一墊塊12、第三墊塊13、第二墊塊14、微動開關觸端15ο
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本發明進行進一步描述。
[0024]如附圖1、附圖3所示，本發明的腿式機器人腿部結構包括支撐機構和拉桿機構，所述支撐機構包括上腿支撐件6、中腿支撐件8、下腿支撐件9和用于構成關節的連接部件，所述拉桿機構包括上拉桿1、下拉桿7和拉桿軸承2、拉桿軸3。所述支撐機構用來支撐整個機器人的重量，并產生推力；所述拉桿機構用來調整支撐機構的角度，并能穩定整個機器人。
[0025]所述下腿支撐件9與中腿支撐件8通過支撐件軸承4與支撐件軸5轉動連接，構成一個踝關節；中腿支撐件8與上腿支撐件6通過支撐件軸承4與支撐件軸5轉動連接，構成一個膝關節；下拉桿7的一端通過拉桿軸承2、拉桿軸3，與上腿支撐件6轉動連接；下拉桿7的另一端通過拉桿軸承2、拉桿軸3，與下腿支撐件9轉動連接；下拉桿7、上腿支撐件6、下腿支撐件9、中腿支撐件8構成一個平行四邊形結構；上拉桿I通過拉桿軸承2、拉桿軸3，與中腿支撐件8轉動連接，另一端與腿式機器人本體的髖關節電機中的減速齒輪連接。
[0026]所述支撐機構用來支撐整個機器人的重量，并產生推力；所述兩個拉桿機構用來調整支撐機構的角度，并能穩定整個機器人。
[0027]當髖關節齒輪拉動上拉桿I時，上拉桿I帶動中腿支撐件8運動，由平行四邊形的特征可知，下腿支撐件9將產生運動。對比附圖1，附圖3所示，中腿支撐件8、下腿支撐件9產生一個擺動。此結構的設計使整個腿部結構不需要動力源，所有動力都由髖關節電機提供，通過控制髖關節電機，可以控制整個腿的運動。
[0028]如附圖1、附圖2所示，下腿支撐件9的末端安裝有至少一個微動開關11，所述微動開關11包括一墊塊，所述墊塊位于下腿支撐件9末端的外周，如圖4所示，本實施例中下腿支撐件9的末端安裝有三個微動開關:第一微動開關11-1、第二微動開關11-2、第三微動開關11-3 ;第一微動開關11-1的第一墊塊12、第二微動開關11-2的第二墊塊14位于下腿支撐件9末端底部外側，第三微動開關11-3的第三墊塊13位于下腿支撐件9末端前部外偵U，圖4所示第三傳感器墊塊13的一端為與第三微動開關11-3的連接端，另一端與第三微動開關11-3的觸端15有一定距離，墊塊受擠壓時，碰觸觸端，觸發微動開關使微動開關產生信號。多個微動開關的分布設置增加了微動開關的觸發范圍，下腿支撐件9的末端底部任一側接觸地面都將產生信號。本發明中，第一微動開關11-1與第二微動開關11-2可共用一個墊塊。
[0029]在下腿支撐件9的末端包覆聚氨酯腳墊10，在與地面接觸時，會產生形變；聚氨酯腳墊10在足底與地面接觸時起緩沖減震，并保護微動開關11不被損壞。高速擺動的腿部結構與地面接觸的瞬間，是一個速度突變的過程，將產生極大的沖擊，可蠕變的聚氨酯腳墊10在此過程中會吸收部分沖擊產生的能量，降低沖擊力，不僅保護了足底的微動開關11免受損壞，也極大降低了整個系統瞬間承受的力。所述腳墊還可以使用硅橡膠、軟尼龍等軟性彈性材料。
[0030]變形后的聚氨酯腳墊10將擠壓第一墊塊12、第二墊塊14或者第三墊塊13，使其移動并觸發微動開關11-1、11-2、11-3，產生接觸信號。
[0031]如附圖4、附圖5、附圖6所示:本實施例中，整個腿部結構處于附圖6狀態運動時，聚氨酯腳墊10受擠壓形變，位于下腿支撐件9底部的微動開關11-1、11-2的第一墊塊12、第二墊塊14受擠壓，觸發微動開關11-1、11-2，運動到如附圖5狀態時，位于下腿支撐件9前部的微動開關11-3的第三墊塊13受擠壓，觸發微動開關11-3，本實施例的腿部結構始終有一個微動開關墊塊受到變形的聚氨酯腳墊10的擠壓，產生觸地信號，機器人本體可根據接收到該信號，進行相應的操作。足底傳感器機構，用以檢測支撐機構是否與地面接觸或與障礙物接觸。
[0032]本發明可改變為多種方式對本領域的技術人員是顯而易見的，這樣的改變不認為脫離本發明的范圍。所有這樣的對所述領域的技術人員顯而易見的修改，將包括在本權利要求的范圍之內。
【主權項】
1.一種腿式機器人腿部結構，其特征在于，包括支撐機構和拉桿機構，所述支撐機構包括上腿支撐件、中腿支撐件和下腿支撐件，所述拉桿機構包括上拉桿和下拉桿；下腿支撐件與中腿支撐件轉動連接；中腿支撐件與上腿支撐件轉動連接；下拉桿的一端與上腿支撐件轉動連接；下拉桿的另一端與下腿支撐件轉動連接；下拉桿、上腿支撐件、下腿支撐件、中腿支撐件構成一個平行四邊形結構；上拉桿與中腿支撐件轉動連接。2.如權利要求1所述的腿式機器人腿部結構，其特征在于，所述下腿支撐件與中腿支撐件通過關節轉動連接；所述中腿支撐件與上腿支撐件通過關節轉動連接，所述關節由支撐件軸和支撐件軸承成組成。3.如權利要求1所述的腿式機器人腿部結構，其特征在于，所述下拉桿的一端與上腿支撐件通過拉桿軸承、拉桿軸轉動連接；所述下拉桿的另一端與下腿支撐件通過拉桿軸承、拉桿軸轉動連接；所述上拉桿與中腿支撐件通過拉桿軸承、拉桿軸轉動連接。4.如權利要求1所述的腿式機器人腿部結構，其特征在于，所述下腿支撐件的末端安裝有至少一個微動開關。5.如權利要求4所述的腿式機器人腿部結構，其特征在于，所述微動開關的墊塊位于下腿支撐件末端的外周。6.如權利要求5所述的腿式機器人腿部結構，其特征在于，所述微動開關的墊塊位于下腿支撐件的末端底部外側和/或下腿支撐件的末端前部外側。7.如權利要求6所述的腿式機器人腿部結構，其特征在于，所述位于下腿支撐件的末端底部的微動開關共用一個墊塊。8.如權利要求1所述的腿式機器人腿部結構，其特征在于，所述下腿支撐件的末端包覆一腳墊，所述腳墊為軟性彈性材料制成。9.如權利要求1所述的腿式機器人腿部結構，其特征在于，所述軟性彈性材料為聚氨酯、硅橡膠、軟尼龍。
【專利摘要】本發明公開了一種腿式機器人腿部結構，包括支撐機構和拉桿機構，所述支撐機構包括上腿支撐件、中腿支撐件和下腿支撐件，所述拉桿機構包括上拉桿和下拉桿；下腿支撐件與中腿支撐件轉動連接；中腿支撐件與上腿支撐件轉動連接；下拉桿的一端與上腿支撐件轉動連接；下拉桿的另一端與下腿支撐件轉動連接；下拉桿、上腿支撐件、下腿支撐件、中腿支撐件構成一個平行四邊形結構；上拉桿一端與中腿支撐件轉動連接，另一端與腿式機器人本體的髖關節電機中的減速齒輪連接。本發明整個機構的動力都由髖關節提供，膝關節與踝關節不含有動力源，整個腿部結構輕巧，能獲得很高的運動速度；連桿機構可以簡化整個腿部的控制。
【IPC分類】B62D57/032
【公開號】CN105216903
【申請號】CN201510648107
【發明人】范楊濤
【申請人】杭州南江機器人股份有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年10月9日