[发明专利]串并联混合的仿人足球机器人腿部机构

摘要

本发明公开了一种串并联混合的仿人足球机器人腿部机构，包括依次铰接的髋关节、两个大腿连杆、膝关节、两个小腿连杆、踝关节和脚板，髋关节的布置为传统的串联形式，但其髋关节U形架的短跨距设计可以使髋关节刚度更强。膝关节处具有四连杆结构，膝关节四连杆结构可以提高膝盖处的刚度，提高行走稳定性。同时，四连杆结构还提供了膝关节拉簧的布置空间。踝关节处具有并联结构，踝关节的并联结构可以实现踝关节两个驱动单元的同时功率输出，在提升刚度的同时，也大大减少了小腿的惯量，减轻了膝关节驱动单元和髋关节驱动单元的负载。从而实现了轻量、快速、有力、稳定的目标。踝关节后部的拉簧具有重力补偿和储能的作用。

主权项

一种串并联混合的仿人足球机器人腿部机构，包括依次铰接的髋关节、两个大腿连杆（6）、膝关节、两个小腿连杆（14）、踝关节和脚板（31），其特征在于，所述踝关节包括两个踝关节驱动单元（15）、两个双杆端球轴承连杆（17）、两个踝关节驱动连杆（18）、两个后部脚板固定块（19）、两个踝关节拉簧（20）、万向节（21）、第一踝关节紧固块（23）、第二踝关节紧固块（24）、轴承（25）、两个踝关节旋转轴（28）、两个踝关节被动连杆（29）、两个前部脚板固定块（30）；其中，所述小腿连杆（14）的下部左右两侧均固定安装有踝关节驱动单元（15），两个踝关节驱动单元（15）的旋转轴线重合，其背部通过第一踝关节紧固块（23）和第二踝关节紧固块（24）相连，两个踝关节驱动单元（15）的背部转轴之间通过轴承（25）相连；所述踝关节驱动单元（15）的输出轴与踝关节驱动连杆（18）的一端固定连接，踝关节驱动连杆（18）的另一端与踝关节旋转轴（28）的外端部固定连接；所述踝关节被动连杆（29）的一端与踝关节旋转轴（28）的内端部固定连接，踝关节被动连杆（29）的另一端与套设在轴承（25）上；所述双杆端球轴承连杆（17）的一端套设在踝关节旋转轴（28）上，与踝关节旋转轴（28）铰接，双杆端球轴承连杆（17）的另一端与脚板固定块（19）铰接，后部脚板固定块（19）固定安装在脚板（31）的脚跟部位；所述万向节（21）的一端与第一踝关节驱动单元（15）的底部相连，万向节（21）的另一端与脚板（31）的中部固定连接；所述前部脚板固定块（30）安装在脚板（31）的脚掌部位，所述踝关节拉簧（20）的一端与前部脚板固定块（30）相连，另一端与小腿连杆（14）相连；所述膝关节包括膝关节驱动连杆（8）、膝关节驱动单元（9）、第二转动轴（10）、膝关节被动连杆（11）、膝关节拉伸弹簧（12）、第一转动轴（13）；所述大腿连杆（6）的下部与小腿连杆（14）的上部通过膝盖旋转轴（27）铰接；所述膝关节驱动单元（9）固定安装在大腿连杆（6）的下部，所述膝关节驱动连杆（8）的一端与膝关节驱动单元（9）的输出轴固定连接，膝关节驱动连杆（8）的另一端与第一转动轴（13）铰接；所述膝关节被动连杆（11）的一端套设在第一转动轴（13），与第一转动轴（13）铰接，膝关节被动连杆（11）的另一端套设在第二转动轴（10），与第二转动轴（10）铰接；所述第二转动轴（10）固定在小腿连杆（14）的中部；所述膝关节拉伸弹簧（12）的一端勾住第一转动轴（13），另一端勾住膝盖旋转轴（27）。