膝关节及机器人的制作方法

1.本实用新型涉及机器人的技术领域，尤其涉及一种膝关节及机器人。


背景技术：

2.足式机器人是一种仿生类型的机器人，能够实现机器人的双足行走和相关动作。作为由机械控制的动态系统，双足机器人包含了丰富的动力学特性，可以帮助人类解决很多问题，比如载物、抢险等一系列危险或繁重的工作。
3.膝关节作为足式机器人腿部的中央连接结构，连接着大腿结构和小腿结构，起到了承上启下的作用，并且膝关节能够带动小腿结构相对于大腿结构进行转动，因此，膝关节间接影响着足式机器人步态的稳定性和可靠性。目前，足式机器人的膝关节大多采用盘式电机直接驱动，机器人无法长时间保持姿态，且容易因断电而摔倒造成损坏。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种膝关节及机器人，以解决现有技术中足式机器人无法长时间保持姿态、容易因断电而摔倒损坏的技术问题。
5.第一方面，本实用新型提供了一种膝关节，所述膝关节包括：
6.关节座；
7.驱动组件，所述驱动组件设置在所述关节座上；
8.蜗杆组件，所述蜗杆组件可转动的设置在所述关节座上，所述蜗杆组件与所述驱动组件的动力输出端连接；
9.以及蜗轮组件，所述蜗轮组件可转动的设置在所述关节座上，所述蜗轮组件与所述蜗杆组件啮合连接，所述蜗轮组件形成有输出部，所述输出部用于输出所述蜗轮组件的转动动力。
10.作为本实用新型的一个实施例，所述关节座形成有安装槽；
11.所述蜗杆组件包括蜗杆和支撑轴承，所述蜗杆的一端与所述驱动组件的动力输出端连接，所述蜗杆的另一端延伸所述安装槽中，所述支撑轴承夹设在所述蜗杆与所述安装槽的槽壁之间。
12.作为本实用新型的一个实施例，所述驱动组件包括驱动件和连接齿轮，所述驱动件设置在所述关节座上，所述驱动件的动力输出端与所述连接齿轮连接；
13.所述蜗杆组件包括蜗杆，所述蜗杆包括第一齿轮部和蜗杆部，所述第一齿轮部与所述连接齿轮啮合连接，所述蜗杆部与所述蜗轮组件啮合连接。
14.作为本实用新型的一个实施例，所述关节座形成有第一安装腔和第二安装腔；所述第一安装腔包括第一主腔和连通在所述第一主腔两侧的第一副腔，所述第二安装腔包括第二主腔和连通在所述第二主腔两侧的第二副腔，且所述第二主腔与所述第一主腔连通；
15.所述蜗杆还包括设置在所述第一齿轮部的相对两侧的第一凸起部，所述第一齿轮部设置在所述第一主腔中，两个所述第一凸起部分别设置在两个所述第一副腔中；
16.所述连接齿轮包括第二齿轮部和设置在所述第二齿轮部的相对两侧的第二凸起部，所述第二齿轮部设置在所述第二主腔中，两个所述第二凸起部分设设置在所述第二副腔。
17.作为本实用新型的一个实施例，所述蜗杆组件还包括第一镶套，所述第一镶套夹设在所述第一凸起部与所述第一副腔的腔壁之间；
18.所述驱动组件还包括第二镶套，所述第二镶套夹设在所述第二凸起部与所述第二副腔的腔壁之间。
19.作为本实用新型的一个实施例，所述关节座还形成有用于安装所述蜗轮组件的第三安装腔；
20.所述第三安装腔包括第三主腔和第三副腔，两个所述第一副腔中远离所述驱动件的一个与所述第三主腔连通，且所述第三主腔的两侧均连通有所述第三副腔；
21.所述蜗杆部穿过所述第一副腔设置在所述第三主腔；
22.所述蜗轮组件包括蜗轮，所述蜗轮包括第三齿轮部和设置在所述第三齿轮部两侧的第三凸起部，所述第三齿轮部设置在所述第三主腔中，且所述第三齿轮部与所述蜗杆部啮合连接，所述第三凸起部设置在所述第三副腔中。
23.作为本实用新型的一个实施例，所述蜗轮组件还包括第三镶套，所述第三镶套夹设在所述第三凸起部与所述第三副腔的腔壁之间。
24.作为本实用新型的一个实施例，所述蜗轮形成有输出孔，所述输出孔贯穿所述第三齿轮部和所述第三凸起部；
25.所述蜗轮组件还包括输出轴，所述输出轴设置在所述输出孔内，且所述输出轴的两端延伸出所述输出孔形成所述输出部；其中，所述输出孔限制所述输出轴绕其轴向转动。
26.作为本实用新型的一个实施例，所述膝关节还包括限位件，所述限位件与所述输出部连接，且所述限位件与所述第三凸起部抵接。
27.作为本实用新型的一个实施例，所述关节座包括座体和盖板；
28.所述座体包括主体部和侧板部，所述主体部形成所述第一主腔、所述第二主腔、一个所述第一副腔以及一个所述第二副腔；所述主体部凸起形成两个相对间隔设置的侧板部，两个所述侧板部以及所述主体部共同形成所述第三主腔，所述侧板部形成所述第三副腔；
29.所述盖板设置在所述主体部上，所述盖板朝向所述主体部的一侧凹陷形成一个所述第一副腔和一个所述第二副腔。
30.第二方面，本实用新型还提供了一种机器人，所述机器人包括大腿结构、小腿结构以及如第一方面所述的膝关节。
31.实施本实用新型实施例，将具有如下有益效果：
32.在本实用新型中，在本实用新型中，将安装座和输出部的其中一个与大腿结构连接，将其中另一个与小腿结构连接，如将安装座与大腿结构连接，将输出部与小腿结构连接，当驱动组件的动力输出端驱动蜗杆组件转动时，蜗杆组件再通过其与蜗轮组件之间的啮合连接带动蜗轮组件转动，与蜗轮组件的输出部连接的小腿结构则可以相对大腿结构连接；其中，将蜗杆组件可转动的的设置在关节座上，将蜗轮组件可转动的设置在关节座上，使得蜗杆组件的转动、蜗轮组件的转动均得到了关节座的支撑，进而使得小腿结构相对大
腿结构平稳的转动，并使得蜗杆组件与蜗轮之间能够稳定的实现自锁，从而使得大腿结构和小腿结构能够长时间保持姿态，且不受驱动组件的断电影响；运用本技术方案解决了现有技术中足式机器人无法长时间保持姿态、容易因断电而摔倒损坏的技术问题。
附图说明
33.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1为本实用新型一实施例所述的机器人的结构示意图；
35.图2为图1的分解结构示意图；
36.图3为膝关节的一剖面示意图；
37.图4为膝关节的另一剖面示意图。
38.其中：1000、机器人；100、膝关节；10、关节座；101、第一安装腔；1011、第一主腔；1012、第一副腔；102、第二安装腔；1021、第二主腔；1022、第二副腔；103、第三安装腔；1031、第三主腔；1032、第三副腔；11、座体；111、主体部；112、侧板部；113、支撑部；12、盖板；20、驱动组件；21、驱动件；22、连接齿轮；221、第二齿轮部；222、第二凸起部；23、第二镶套；30、蜗杆组件；31、蜗杆；311、第一齿轮部；312、蜗杆部；313、第一凸起部；32、支撑轴承；33、第一镶套；40、蜗轮组件；41、蜗轮；401、输出孔；411、第三齿轮部；412、第三凸起部；42、第三镶套；43、输出轴；60、限位件；200、大腿结构；300、小腿结构；310、连接板。
具体实施方式
39.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以容许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
40.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
41.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
42.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据
具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
43.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
44.参见图1和图2，本实用新型提供了一种机器人1000，机器人1000包括大腿结构200、小腿结构300以及膝关节100结构；膝关节100结构连接在大腿结构200和小腿结构300之间，从而使得小腿结构300能够相对大腿结构200运动。
45.参见图2-图4，膝关节100包括关节座10、驱动组件20、蜗杆组件30以及蜗轮组件40；所述驱动组件20设置在所述关节座10上；所述蜗杆组件30可转动的设置在所述关节座10上，所述蜗杆组件30与所述驱动组件20的动力输出端连接；所述蜗轮组件40可转动的设置在所述关节座10上，所述蜗轮组件40与所述蜗杆组件30啮合连接，所述蜗轮组件40形成有输出部，所述输出部用于输出所述蜗轮组件40的转动动力。
46.在本实用新型中，将安装座和输出部的其中一个与大腿结构200连接，将其中另一个与小腿结构300连接，如将安装座与大腿结构200连接，将输出部与小腿结构300连接，当驱动组件20的动力输出端驱动蜗杆组件30转动时，蜗杆组件30再通过其与蜗轮组件40之间的啮合连接带动蜗轮组件40转动，与蜗轮组件40的输出部连接的小腿结构300则可以相对大腿结构200连接；其中，将蜗杆组件30可转动的的设置在关节座10上，将蜗轮组件40可转动的设置在关节座10上，使得蜗杆组件30的转动、蜗轮组件40的转动均得到了关节座10的支撑，进而使得小腿结构300相对大腿结构200平稳的转动，并使得蜗杆组件30与蜗轮41之间能够稳定的实现自锁，从而使得大腿结构200和小腿结构300能够长时间保持姿态，且不受驱动组件20的断电影响；运用本技术方案解决了现有技术中足式机器人无法长时间保持姿态、容易因断电而摔倒损坏的技术问题。
47.参见图4，所述关节座10形成有安装槽；所述蜗杆组件30包括蜗杆31和支撑轴承32，所述蜗杆31的一端与所述驱动组件20的动力输出端连接，所述蜗杆31的另一端延伸所述安装槽中，所述支撑轴承32夹设在所述蜗杆31与所述安装槽的槽壁之间。
48.支撑轴承32与蜗杆31形成转动副，支撑轴承32与安装槽的槽壁也形成转动副，从而实现了关节座10对蜗杆31在周向上的支撑，并确保蜗杆31顺畅稳定的转动。
49.在一种实施例中，参见图4，所述驱动组件20包括驱动件21和连接齿轮22，所述驱动件21设置在所述关节座10上，所述驱动件21的动力输出端与所述连接齿轮22连接；所述蜗杆组件30包括蜗杆31，所述蜗杆31包括第一齿轮部311和蜗杆部312，所述第一齿轮部311与所述连接齿轮22啮合连接，所述蜗杆部312与所述蜗轮组件40啮合连接。
50.本实施例中，在驱动件21与蜗杆31之间增设一连接齿轮22，因此，驱动件21先驱动连接齿轮22转动，通过连接齿轮22与蜗杆31的第一齿轮部311之间的啮合连接来带动蜗杆31的蜗杆部312转动，最后通过蜗杆部312与蜗轮组件40之间的啮合连接来带动蜗轮组件40转动，运用本技术方案可以将驱动件21设置在蜗轮组件40的正上方，将蜗杆31设置在蜗轮组件40的旁侧，从而保证了整个膝关节100的平衡，并实现了膝关节100的运动。
51.在一些具体的实施例中，参见图3和图4，所述关节座10形成有第一安装腔101和第二安装腔102；所述第一安装腔101包括第一主腔1011和连通在所述第一主腔1011两侧的第
一副腔1012，所述第二安装腔102包括第二主腔1021和连通在所述第二主腔1021两侧的第二副腔1022，且所述第二主腔1021与所述第一主腔1011连通；所述蜗杆31还包括设置在所述第一齿轮部311的相对两侧的第一凸起部313，所述第一齿轮部311设置在所述第一主腔1011中，两个所述第一凸起部313分别设置在两个所述第一副腔1012中；所述连接齿轮22包括第二齿轮部221和设置在所述第二齿轮部221的相对两侧的第二凸起部222，所述第二齿轮部221设置在所述第二主腔1021中，两个所述第二凸起部222分设设置在所述第二副腔1022。
52.即第一主腔1011和两个第一副腔1012呈十字型，第一齿轮部311和两个第一凸起部313呈十字型，从而限定第一齿轮部311在第一主腔1011中的位置，实现了第一齿轮部311的稳定安装，并保证第一齿轮部311能够转动；第二主腔1021和两个第二副腔1022呈十字型，第二齿轮部221和两个第二凸起部222呈十字型，从而限定第二齿轮部221在第二主腔1021中的位置，实现了第二齿轮部221的稳定安装，并保证第二齿轮部221能够转动。
53.在一种实施例中，参见图4，所述蜗杆组件30还包括第一镶套33，所述第一镶套33夹设在所述第一凸起部313与所述第一副腔1012的腔壁之间；使得第一凸起部313的尺寸与第一副腔1012的尺寸相适配，并减小第一凸起部313的摩擦损伤。
54.在一种实施例中，参见图3和图4，所述驱动组件20还包括第二镶套23，所述第二镶套23夹设在所述第二凸起部222与所述第二副腔1022的腔壁之间。使得第二凸起部222的尺寸与第二副腔1022的尺寸相适配，并减小第二凸起部222的摩擦损伤。
55.在一些具体的实施例中，参见图3和图4，所述关节座10还形成有用于安装所述蜗轮组件40的第三安装腔103；所述第三安装腔103包括第三主腔1031和第三副腔1032，两个所述第一副腔1012中远离所述驱动件21的一个与所述第三主腔1031连通，且所述第三主腔1031的两侧均连通有所述第三副腔1032；所述蜗杆部312穿过所述第一副腔1012设置在所述第三主腔1031；所述蜗轮组件40包括蜗轮41，所述蜗轮41包括第三齿轮部411和设置在所述第三齿轮部411两侧的第三凸起部412，所述第三齿轮部411设置在所述第三主腔1031中，且所述第三齿轮部411与所述蜗杆部312啮合连接，所述第三凸起部412设置在所述第三副腔1032中。
56.即第三主腔1031和两个第三副腔1032呈十字型，第三齿轮部411和两个第三凸起部412呈十字型，从而限定第三齿轮部411在第三主腔1031中的位置，实现了蜗轮41的稳定安装，并保证蜗轮41能够转动。
57.在一种实施例中，参见图3，所述蜗轮组件40还包括第三镶套42，所述第三镶套42夹设在所述第三凸起部412与所述第三副腔1032的腔壁之间。使得第三凸起部412的尺寸与第三副腔1032的尺寸相适配，并减小第三凸起部412的摩擦损伤。
58.在一种实施例中，参见图2-图4，所述蜗轮41形成有输出孔401，所述输出孔401贯穿所述第三齿轮部411和所述第三凸起部412；所述蜗轮组件40还包括输出轴43，所述输出轴43设置在所述输出孔401内，且所述输出轴43的两端延伸出所述输出孔401形成所述输出部；其中，所述输出孔401限制所述输出轴43绕其轴向转动。
59.通过输出孔401与输出轴43的配合，使蜗轮41的两侧均设置有输出部，从而从蜗轮41的两侧将蜗轮41的转动动力输出去，实现了蜗轮41的平稳驱动。
60.在一些具体的实施例中，输出孔401设置成花键孔，输出轴43设置花键轴。
61.参见图2，小腿结构300形成有两个相对设置的连接板310，连接板310形成有连接孔，两个输出部分别设置在两个连接孔中，且连接孔限制输出部绕其轴向转动，从而使得输出部能够带动小腿结构300平稳的转动。
62.在一些具体的实施例中，连接孔对应输出孔401、输出轴43设置成花键孔。
63.在一种实施例中，参见图2，所述膝关节100还包括限位件60，所述限位件60与所述输出部连接，且所述限位件60与所述第三凸起部412抵接。通过限位件60来限制输出轴43在输出孔401平移，提高了输出轴43相对输出孔401的稳定性，确保输出轴43的两端始终位于输出孔401外以形成两个输出部。
64.在一些具体的实施例中，连接板310夹设在限位件60与第三凸起部412之间，从而保证连接板310与输出部的稳定连接，避免连接板310与输出部之间发生脱离现象。
65.参见图3和图4，所述关节座10包括座体11和盖板12；所述座体11包括主体部111和侧板部112，所述主体部111形成所述第一主腔1011、所述第二主腔1021、一个所述第一副腔1012以及一个所述第二副腔1022；所述主体部111凸起形成两个相对间隔设置的侧板部112，两个所述侧板部112以及所述主体部111共同形成所述第三主腔1031，所述侧板部112形成所述第三副腔1032；所述盖板12设置在所述主体部111上，所述盖板12朝向所述主体部111的一侧凹陷形成一个所述第一副腔1012和一个所述第二副腔1022。
66.通过盖板12的一个第一副腔1012、座体11的第一主腔1011和一个第一副腔1012来共同形成第一安装腔101，以便于将蜗杆31的第一齿轮部311、第一凸起部313收容进第一安装腔101中；通过盖板12的一个第二副腔1022、座体11的第二主腔1021和一个第二副腔1022来共同形成第二安装腔102，以便于将连接齿轮22收容进第二安装腔102中；通过两个相对间隔设置的侧板部112和主体部111来形成第三主腔1031、通过侧板部112来形成第三副腔1032，以便于将蜗轮41组装进第三安装腔103中。
67.在一些具体的实施例，座体11还包括连接在两个侧板部112之间的支撑部113，支撑部113形成前述的安装槽。
68.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对实用新型的保护范围进行限制。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型部分实施例，而不是全部实施例。基于这些实施例，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，都属于本实用新型所要保护的范围。尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域普通技术人员依然可以在不冲突的情况下，不作出创造性劳动对本实用新型各实施例中的特征根据情况相互组合、增删或作其他调整，从而得到不同的、本质未脱离本实用新型的构思的其他技术方案，这些技术方案也同样属于本实用新型所要保护的范围。