本申請公開了一種腿部結(jié)構(gòu)及仿人機(jī)器人，腿部結(jié)構(gòu)包括大腿件、小腿件、連接于大腿件與小腿件之間的膝部轉(zhuǎn)動組件、安裝于大腿件的髖關(guān)節(jié)件、安裝于小腿件的踝關(guān)節(jié)件、與踝關(guān)節(jié)件相連的腳板，以及連接于腳板與踝關(guān)節(jié)件之間的力傳感器；踝關(guān)節(jié)件包括用于驅(qū)動腳板側(cè)擺的踝部側(cè)擺組件，以及用于驅(qū)動踝部側(cè)擺組件前擺的踝部前擺組件；踝部前擺組件包括固定安裝于小腿件的踝部前擺電機(jī)、固定端安裝于小腿件的踝部前擺減速機(jī)，以及設(shè)于踝部前擺電機(jī)與踝部前擺減速機(jī)之間的踝部前擺傳動機(jī)構(gòu)；踝部前擺減速機(jī)的輸出端與踝部側(cè)擺組件相連。不用將踝部前擺電機(jī)設(shè)置在踝部前擺組件轉(zhuǎn)動的軸線上，可減小踝部前擺組件的尺寸，進(jìn)而減小腿部結(jié)構(gòu)局部的尺寸。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及機(jī)器人領(lǐng)域，尤其涉及一種腿部結(jié)構(gòu)及仿人機(jī)器人。

背景技術(shù)

常見的仿人機(jī)器人單腿一般有六個(gè)自由度，由六個(gè)關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的自由度，其中包含：大腿旋轉(zhuǎn)、髖部前向(前后運(yùn)動)、髖部側(cè)向、膝蓋、踝部前向(前后運(yùn)動)及踝部側(cè)向。在仿人機(jī)器人的設(shè)計(jì)過程中一般由上至下按照“3-1-2”的自由度進(jìn)行排布，其中髖關(guān)節(jié)件由大腿旋轉(zhuǎn)、髖部前向及髖部側(cè)向三個(gè)自由度組合而成，膝蓋單獨(dú)一個(gè)關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)蹲起動作，腳踝一般由踝前向和踝側(cè)向兩個(gè)自由度組合而成。根據(jù)步態(tài)算法控制的難易程度，髖部、踝部如果是由正交的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，那么步態(tài)算法的解算會比較容易實(shí)現(xiàn)，在控制機(jī)器人行走的過程中也能提高穩(wěn)定性，優(yōu)于非正交結(jié)構(gòu)。

在踝部的設(shè)計(jì)中，由于需要考慮二自由耦合的同時(shí)還要實(shí)現(xiàn)二軸正交的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，常見的方式為將踝關(guān)節(jié)件的各部件均堆積于小腿件與腳板之間。但是該方式使得腿部結(jié)構(gòu)的腳板與小腿件之間結(jié)構(gòu)較為集中，局部尺寸較大，不利于機(jī)器人的結(jié)構(gòu)的小型化。由于局部尺寸較大，使得踝關(guān)節(jié)件的重量過大，也不利于機(jī)器人設(shè)計(jì)時(shí)對各處重量的控制，無法從各處重量分布上貼近于人體各處重量的分布，仿人效果差。

實(shí)用新型內(nèi)容

本申請的一個(gè)目的在于提供一種腿部結(jié)構(gòu)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中，仿人機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)局部結(jié)構(gòu)較為集中，局部尺寸較大的問題。

為達(dá)此目的，本申請實(shí)施例采用以下技術(shù)方案：

腿部結(jié)構(gòu)，包括大腿件、小腿件、連接于所述大腿件與所述小腿件之間的膝部轉(zhuǎn)動組件、安裝于所述大腿件的髖關(guān)節(jié)件、安裝于所述小腿件的踝關(guān)節(jié)件、與所述踝關(guān)節(jié)件相連的腳板，以及連接于所述腳板與所述踝關(guān)節(jié)件之間的力傳感器；所述踝關(guān)節(jié)件包括用于驅(qū)動腳板側(cè)擺的踝部側(cè)擺組件，以及用于驅(qū)動所述踝部側(cè)擺組件前擺的踝部前擺組件；所述踝部前擺組件包括固定安裝于所述小腿件的踝部前擺電機(jī)、固定端安裝于所述小腿件的踝部前擺減速機(jī)，以及設(shè)于所述踝部前擺電機(jī)與所述踝部前擺減速機(jī)之間的踝部前擺傳動機(jī)構(gòu)；所述踝部前擺減速機(jī)的輸出端與所述踝部側(cè)擺組件相連。

本申請的還一個(gè)目的在于提供一種仿人機(jī)器人，包括上述實(shí)施例中所述的腿部結(jié)構(gòu)。

本申請實(shí)施例的有益效果：踝部前擺組件的踝部前擺減速機(jī)與踝部前擺電機(jī)分別安裝于小腿件不同的位置，踝部前擺減速機(jī)與踝部前擺電機(jī)通過踝部前擺傳動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)傳動連接。在實(shí)現(xiàn)踝部前擺組件轉(zhuǎn)動的軸線與踝部側(cè)擺組件轉(zhuǎn)動的軸線相交的情況下，只需要將踝部前擺減速機(jī)與踝部側(cè)擺組件相連，踝部前擺電機(jī)設(shè)置的位置較為靈活，可離踝部側(cè)擺組件具有一定的距離，而不用將踝部前擺電機(jī)設(shè)置在踝部前擺組件轉(zhuǎn)動的軸線上，可減小踝部前擺組件轉(zhuǎn)動的軸線(X軸)上的尺寸，實(shí)現(xiàn)踝關(guān)節(jié)件也即機(jī)器人的局部結(jié)構(gòu)的簡化。小腿件具有足有足夠的空間安裝踝部前擺電機(jī)，例如將踝部前擺電機(jī)安裝于小腿件的內(nèi)部(此時(shí)小腿件的外部尺寸并沒有增大)。進(jìn)而將踝部前擺組件各個(gè)部件合理緊湊的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)踝關(guān)節(jié)件的緊湊化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)具有該踝關(guān)節(jié)件的腿部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的簡化，減小腿部結(jié)構(gòu)局部的尺寸。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請的實(shí)施例中腿部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；