[发明专利]一种基于模块化关节的双足机器人下肢结构

说明书

本发明涉及一种基于模块化关节的双足机器人下肢结构，其包括：髋关节机构、大腿件、膝关节机构以及小腿机构，髋关节机构下端与大腿件转动连接，髋关节机构用于驱动膝关节机构和小腿机构前后摆动、左右摆动以及内外旋转；膝关节机构固定设置在大腿件上，膝关节机构用于驱动小腿机构前后摆动；小腿机构活动设置在大腿件下端且被膝关节机构驱动前后转动。本发明能够将双足机器人腿部的重心向上调整，使得双足机器人的腿部在摆动时惯性会更小，有助于双足机器人更加稳定、快速地行走。

技术领域

本发明涉及双足机器人的技术领域，尤其是涉及一种基于模块化关节的双足机器人下肢结构。

背景技术

双足机器人是一门多学科融合交叉的综合性学科，涉及到仿生学、机械学、控制理论与控制工程、传感器信息融合、计算机学等多门学科，涉及到力学、稳定性理论、控制理论等多方面的问题。

因双足机器人在设计时是模仿了人类的双足，将整条腿分成脚掌、小腿以及大腿，脚掌与小腿的转动连接处称之为脚踝，小腿与大腿的转动连接处称之为膝关节；一般为了驱动脚掌上抬，会在脚踝处设置有脚踝驱动电机，通过脚踝驱动电机的驱动，来达到驱动脚掌上抬的目的，而为了驱动小腿向后摆动，则会在膝关节处也设置一个膝关节驱动电机，使得膝关节驱动电机驱动小腿向后摆动。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：脚踝电机设置在脚踝处、膝关节电机设置在膝关节处，使得整条腿的重心偏低，在双足甩动时，惯性会比较大，不利于双足机器人的稳定行走，故而有待改进。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种基于模块化关节的双足机器人下肢结构，其能够将双足机器人腿部的重心向上调整，使得双足机器人的腿部在甩动时惯性会更小，有助于双足机器人更加稳定的行走。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于模块化关节的双足机器人下肢结构，包括：髋关节机构、大腿件、膝关节机构以及小腿机构，髋关节机构下端与大腿件转动连接，髋关节机构用于驱动膝关节机构和小腿机构前后摆动、左右摆动以及内外旋转；膝关节机构固定设置在大腿件上，膝关节机构用于驱动小腿机构前后摆动；小腿机构活动设置在大腿件下端且被膝关节机构驱动前后转动，小腿机构包括：小腿件、脚掌组件、踝关节第一驱动件以及拉杆，小腿件上端与所述大腿件下端转动连接；脚掌组件转动设置在小腿件下端处；踝关节第一驱动件固定设置在小腿件上端处且用于通过拉杆驱动脚掌组件上下抬动；拉杆上端与踝关节第一驱动件活动连接，拉杆下端与脚掌组件活动连接。

通过采用上述技术方案，膝关节机构设置在大腿件上，使得膝关节机构从小腿件与大腿件的连接处向上移动了一段距离，并且又因为踝关节第一驱动件设置在小腿件的上端处，使得踝关节第一驱动件从脚掌组件与小腿件的连接处也向上移动了一段距离，相比于膝关节机构与踝关节第一驱动件移动前，双足上的重心位置就会上移，在双足甩动时，双足惯性会更小，有助于双足机器人更加稳定、快速地行走。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，所述大腿件中部向前凸出呈V形。

通过采用上述技术方案，使得大腿件后侧形成V形空间，在小腿机构向后转动时，就可以转动至V形空间中，相比于大腿件竖直设置的状态，此种方式使得小腿机构可以有更大的向后转动空间，便于小腿机构抬起获得更多更大幅度的动作。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，所述膝关节机构包括：膝关节驱动件、第一联动件、第二联动件以及第一连杆，膝关节驱动件固定设置在所述大腿件上且用于驱动第一联动件转动；第一联动件固定设置在膝关节驱动件的输出轴上，第一联动件一端与第一连杆一端转动连接；第二联动件固定设置在所述小腿机构的上端，第二联动杆一端与第一连杆的另一端转动连接，第二联动件与第一连杆连接的位置、第一联动件与第一连杆连接的位置处于同一侧，第二联动件与第一联动件处于同一平面上转动，并且第一联动件处于第二联动件的前侧。