机器人行走机构及具有其的机器人的制作方法

1.本实用新型涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种机器人行走机构及具有其的机器人。


背景技术：

2.随着科学技术的快速发展，越来越多的轮腿机器人被用于危险、复杂的工作环境中。现有技术中，一般轮腿机器人的轮腿切换的驱动部件设置在关节处，如此会使机器人的整体转动惯量较大，为了弥补由此带来的缺陷则需要对机器人步态运动控制算法的实时性及可靠性有较高要求，如此提高了机器人的设计成本，且上述结构使得机器人整体稳定性较差。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种机器人行走机构及具有其的机器人，以解决现有技术中的机器人的稳定性较差的问题。
4.根据本实用新型的一个方面，提供了一种机器人行走机构，包括：大腿部，大腿部包括相对设置的第一端和第二端；第一传动组件，包括第一带轮、第二带轮和第一同步带，第一带轮转动连接在大腿部的第一端，第二带轮转动连接在大腿部的第二端，第一同步带套设在第一带轮和第二带轮上；小腿部，小腿部包括相对设置的第一端和第二端，小腿部的第一端与第二带轮固定连接，小腿部可相对大腿部转动，小腿部相对大腿部具有收回状态和支撑状态；第一驱动电机，第一驱动电机设置在大腿部的第一端且与第一带轮驱动连接，第一驱动电机通过第一传动组件驱动小腿部转动，以使小腿部在收回状态和支撑状态之间切换。
5.进一步地，机器人行走机构还包括：第二驱动电机；行走轮，可转动地设置在大腿部的第二端，第二驱动电机与行走轮驱动连接，在小腿部处于收回状态的情况下，第二驱动电机能够驱动行走轮转动，以使机器人行走机构能够通过行走轮行走。
6.进一步地，机器人行走机构还包括第二传动组件，第二传动组件包括第三带轮、第四带轮、第二同步带，第三带轮转动连接在大腿部上，第四带轮转动连接在大腿部的第二端上，第二同步带套设在第三带轮和第四带轮上，第二驱动电机设置在大腿部的侧壁上且与第三带轮驱动连接，第四带轮与行走轮固定连接。
7.进一步地，大腿部的第二端转动连接有转轴，第二带轮与转轴转动连接，行走轮和第四带轮固定连接在转轴上。
8.进一步地，小腿部的第二端的端部为球状结构。
9.进一步地，机器人行走机构还包括胯部组件，胯部组件包括十字轴，十字轴具有相互垂直的第一连接轴和第二连接轴，第一连接轴上的两端连接有第一锥齿轮和第二锥齿轮，第二连接轴上的一端连接有第三锥齿轮，第三锥齿轮分别与第一锥齿轮与第二锥齿轮相啮合，第一锥齿轮和第二锥齿轮绕相同方向转动时第三锥齿轮绕第一连接轴转动，第一
锥齿轮和第二锥齿轮绕相反方向转动时第三锥齿轮绕第二连接轴转动，大腿部与第三锥齿轮固定连接。
10.进一步地，胯部组件还包括两个第三驱动电机，一个第三驱动电机与第一锥齿轮驱动连接，另一个第三驱动电机与第二锥齿轮驱动连接。
11.进一步地，大腿部和小腿部之间设置有复位结构。
12.进一步地，复位结构为扭力弹簧，扭力弹簧的两端分别与大腿部和小腿部连接，当小腿部处于收回状态时，扭力弹簧处于压缩状态。
13.根据本实用新型的另一方面，提供了一种机器人，包括机器人本体和上述技术方案描述的机器人行走机构。
14.应用本实用新型的技术方案，第一带轮设置在大腿部的第一端，第二带轮设置在大腿部的第二端，第一同步带套设在第一带轮和第二带轮上，小腿部的第一端与第二带轮固定连接，第一驱动电机与第一带轮驱动连接，第一驱动电机通过第一带轮、第二带轮和第一同步带驱动小腿部转动。采用本技术方案，通过设置第一带轮、第二带轮和第一同步带作为第一传动组件，使第一驱动电机设置在大腿部的远离小腿部的一端，即使大部分重量都集中在大腿部的上端，从而降低了机器人行走机构的小腿部的运动惯量，提高了机器人行走机构的稳定性，提升了机器人的运动性能。
附图说明
15.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
16.图1示出了本实用新型提供的机器人行走机构的结构示意图；
17.图2示出了图1中a部分的结构示意图；
18.图3示出了本实用新型提供的机器人行走机构的另一结构示意图；
19.图4示出了图3中d部分的结构示意图；
20.图5示出了本实用新型提供的机器人行走机构的胯部组件的结构示意图；
21.图6示出了本实用新型提供的机器人的结构示意图；
22.图7示出了本实用新型提供的机器人的另一形态的结构示意图；
23.图8示出了本实用新型又一实施例提供的机器人的结构示意图。
24.其中，上述附图包括以下附图标记：
25.10、大腿部；11、大腿部的第一端；12、大腿部的第二端；21、第二带轮；22、第一同步带；30、小腿部；31、小腿部的第一端；32、小腿部的第二端；40、第一驱动电机；50、行走轮；61、第四带轮；62、第二同步带；63、第三带轮；80、胯部组件；81、十字轴；811、第一连接轴；812、第二连接轴；82、第一锥齿轮；83、第二锥齿轮；84、第三锥齿轮；85、第四锥齿轮；86、第三驱动电机；90、第二驱动电机；100、机器人本体；110、扭力弹簧。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的
实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.如图1至图4所示，本实用新型实施例提供一种机器人行走机构，包括大腿部10、第一传动组件、小腿部30和第一驱动电机40。大腿部10包括相对设置的第一端和第二端；第一传动组件包括第一带轮、第二带轮21和第一同步带22，第一带轮转动连接在大腿部的第一端11，第二带轮21转动连接在大腿部的第二端12，第一同步带22套设在第一带轮和第二带轮21上。可选地，大腿部10具有容纳腔，第一带轮、第二带轮21和第一同步带22均设置在容纳腔内，以使整体结构紧凑。小腿部30包括相对设置的第一端和第二端，小腿部的第一端31与第二带轮21固定连接，小腿部30可相对大腿部10转动，小腿部30相对大腿部10具有收回状态和支撑状态。第一带轮和第一同步带22带动第二带轮21转动，从而带动小腿部30相对大腿部10转动。第一驱动电机40设置在大腿部的第一端11且与第一带轮驱动连接，第一驱动电机40通过第一传动组件驱动小腿部30转动，以使小腿部30在收回状态和支撑状态之间切换。可选地，大腿部的第一端11的外壁上设置有保护壳体，第一驱动电机40设置在保护壳体内。
28.应用本实用新型的技术方案，第一带轮设置在大腿部的第一端11，第二带轮21设置在大腿部的第二端12，第一同步带22套设在第一带轮和第二带轮21上，小腿部的第一端31与第二带轮21固定连接，第一驱动电机40与第一带轮驱动连接，第一驱动电机40通过第一带轮、第二带轮21和第一同步带22驱动小腿部30转动，以使小腿部30在收回状态和支撑状态切换。采用本技术方案，通过设置第一带轮、第二带轮21和第一同步带22作为第一传动组件，使第一驱动电机40设置在大腿部10的远离小腿部30的一端，即使大部分重量集中在大腿部10的上端，从而降低了机器人行走机构的小腿部30的运动惯量，提高了机器人行走机构的稳定性，提升了机器人的运动性能。
29.在本实施例中，机器人行走机构还包括第二驱动电机90和行走轮50。行走轮50可转动地设置在大腿部的第二端12，第二驱动电机90与行走轮50驱动连接，在小腿部30处于收回状态的情况下，第二驱动电机90能够驱动行走轮50转动，以使机器人行走机构能够通过行走轮50行走。当路面平坦时，可通过行走轮50使机器人行走机构移动，这样能够加快机器人行走机构的移动速度。
30.其中，机器人行走机构还包括第二传动组件，第二传动组件包括第三带轮63、第四带轮61、第二同步带62，第三带轮63转动连接在大腿部10上，第四带轮61转动连接在大腿部的第二端12上，第二同步带62套设在第三带轮63和第四带轮61上，第二驱动电机90设置在大腿部10的侧壁上且与第三带轮63驱动连接，第四带轮61与行走轮50固定连接。设置第二传动组件，使第二驱动电机90设置为远离大腿部的第二端12，从而使大部分重量集中在大腿部10的上端，从而降低了机器人行走机构的下部的运动惯量，进而增强了机器人行走机构的稳定性。可选地，第三带轮63和第四带轮61均设置在大腿部10的容纳腔内，第二驱动电机90设置在大腿部10的外侧壁上，且第二驱动电机90设置在保护壳内。可选地，第三带轮63设置在大腿部10的中部或大腿部的第二端12。行走轮50设置在大腿部的第二端12，第二驱动电机90设置在大腿部10上，如此设置减少了第二传动组件的零部件且缩短了传动距离，可以有效减小机器人行走机构的转动惯量，便于机器人行走机构的步态控制。
31.在本实施例中，大腿部的第二端12转动连接有转轴，第二带轮21与转轴转动连接，行走轮50和第四带轮61固定连接在转轴上。这样使行走轮50、第四带轮61与第二带轮21并排设置在转轴上，从而使大腿部的第二端12处的结构紧凑、体积小，进而减小了机器人行走机构的体积。
32.具体地，小腿部的第二端32的端部为球状结构。如此设置以使机器人行走机构行走时适应多种地形的路面。
33.如图5所示，在本实施例中，机器人行走机构还包括胯部组件80，胯部组件80包括十字轴81，十字轴具有相互垂直的第一连接轴811和第二连接轴812，第一连接轴811上的两端连接有第一锥齿轮82和第二锥齿轮83，第二连接轴812上的一端连接有第三锥齿轮84，第三锥齿轮84分别与第一锥齿轮82与第二锥齿轮83相啮合，第一锥齿轮82和第二锥齿轮83绕相同方向转动时第三锥齿轮84绕第一连接轴811转动，第一锥齿轮82和第二锥齿轮83绕相反方向转动时第三锥齿轮84绕第二连接轴812转动。第一锥齿轮82和第二锥齿轮83均绕第一连接轴811的轴线旋转。如图5所示，第一锥齿轮82和第二锥齿轮83可以绕方向b或方向c转动，方向b与方向c相反。可选地，胯部组件80还包括胯部壳体，十字轴81、第一锥齿轮82、第二锥齿轮83和第三锥齿轮84均设置在胯部壳体内，设置胯部壳体便于将胯部组件80连接在机器人本体100上，且避免外界与第一锥齿轮82、第二锥齿轮83和第三锥齿轮84相互干扰。在其他实施例中，十字轴81还可替换为固定架，第一锥齿轮82、第二锥齿轮83和第三锥齿轮84均转动连接在固定架上。大腿部10与第三锥齿轮84固定连接。可选地，大腿部10与第三锥齿轮84通过法兰或连接杆固定连接。
34.在本实施例中，胯部组件80还包括两个第三驱动电机86，一个第三驱动电机86与第一锥齿轮82驱动连接，另一个第三驱动电机86与第二锥齿轮83驱动连接。两个第三驱动电机86分别驱动第一锥齿轮82和第二锥齿轮83，以使第三锥齿轮84带动大腿部10绕第一连接轴811或第二连接轴812转动。可选地，第三驱动电机86分别设置在胯部壳体的两侧。
35.在本实施例中，第二连接轴812的远离第三锥齿轮84的一端连接有第四锥齿轮85，第四锥齿轮85与第一锥齿轮82和第二锥齿轮83相啮合。设置第四锥齿轮85能够保证第一锥齿轮82、第二锥齿轮83和第三锥齿轮84之间的连接稳定性，从而增强了胯部组件80的结构稳定性。
36.具体地，第一驱动电机40和第二驱动电机90分别设置在大腿部10的两侧。这样使大腿部10的重心保持平衡，从而保证大腿部10的稳定性。
37.在本实施例中，大腿部10和小腿部30之间设置有复位结构。复位结构用于帮助小腿部30从收回状态向支撑状态切换。由于机器人行走机构及机器人具有一定的重力，所以小腿部30从收回状态向支撑状态切换时需要较大的驱动力，设置复位结构能够有效降低第一驱动电机40的负载。
38.具体地，复位结构为扭力弹簧110，扭力弹簧110的两端分别与大腿部10和小腿部30连接，小腿部30处于收回状态时，扭力弹簧110处于压缩状态。可选地，扭力弹簧110在小腿部30处于支撑状态时也可处于压缩状态，通过扭力弹簧110的弹力可以有效抵消小腿部的第一端31受到的部分扭矩负载，减轻扭矩负载对第一驱动电机40的作用力。
39.如图6至图8所示，本实用新型还提供一种机器人，包括机器人本体100和上述技术方案描述的机器人行走机构。采用上述提供的机器人行走机构的机器人，第一驱动电机40
和第二驱动电机90均设置在大腿部10上，使机器人行走机构的重心靠上，从而增加了机器人行走机构的稳定性，进而使机器人整体的稳定性。可选地，机器人具有四个或六个机器人行走机构，多个机器人行走机构对称分布在机器人本体100的两侧。
40.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
41.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
42.在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
43.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
44.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
45.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。