一种模块化四足机器人腿部结构

1.本实用新型涉及一种模块化四足机器人腿部结构，属于四足机器人领域。

背景技术：

2.四足机器人属于仿生机器人中的一种，其所具有的特性，是能够根据不同条件自动改变形态。其具有较好的平衡性、灵活性、适应性，能在复杂路面行走，完成奔跑、爬楼梯、前进、后退、侧行等多种复杂动作。所具备的种种特性和优势，让四足机器人成为市场新宠。
3.四足机器人能作为移动平台，搭载多种应用设备，如深度相机、机械臂、云台等，可应用于生活、教育、医学、工业、运输、环境勘探等各行各业，极大地促进了各类生产技术落地，具有巨大的发展前景。
4.动力机构是四足机器人损耗最大的部位，经常需要修理或者更换，如目前云深处科技的绝影x20、宇树科技的go1等，维修四足机器人电动机关节时，均将连接电动机关节与机身的螺钉拧松，再将机器人机体拆开，在机体内部取出电动机对应的电线后，才能将电动机完全与机体完全分离。显然此过程过于繁琐，徒增了维修成本，此外，机身内线路繁杂，徒增了维修难度，提高了对维修人员的要求，降低了维修效率，会导致维修和更换不方便的问题。

技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种模块化四足机器人腿部结构，通过合理的构成及连接构建了用于四足机器人的腿部结构，通过该结构实现大腿转动、小腿转动及大小腿侧摆动作，并进一步地为动力机构的维修提供便利。
6.本实用新型的技术方案是：一种模块化四足机器人腿部结构，包括连接块5、动力机构6、腿部机构，连接块5用于安装动力机构6；
7.腿部机构包括足端1、小腿连杆2、大腿连杆3、第一球头连杆4、盘状连接件8；其中，小腿连杆2一端连接足端1，小腿连杆2另一端连接大腿连杆3一端，小腿连杆2另一端设有延伸部连接第一球头连杆4一端，大腿连杆3、第一球头连杆4的另一端分别连接盘状连接件8；
8.所述动力机构6包括三个动力源；
9.第一动力源601提供动力带动足端1、小腿连杆2随大腿连杆3转动；
10.第二动力源602提供动力带动盘状连接件8转动，盘状连接件8转动第一球头连杆4转动，第一球头连杆4转动带动足端1随小腿连杆2转动；
11.第三动力源603提供动力带动腿部机构随第一动力源、第二动力源转动。
12.所述第一动力源601、第二动力源602、第三动力源603采用伺服电机。
13.所述第一动力源601、第二动力源602通过连接件固定在一起，第一动力源601、第二动力源602整体的一端与第三动力源603连接，第一动力源601、第二动力源602整体的另一端与连接块5转动配合，第一动力源601、第二动力源602的输出轴轴线方向平行且与第三动力源603的输出轴轴线方向垂直。
14.所述足端1设有的凸字形槽101与小腿连杆2一端的t字形滑台201配合；小腿连杆2另一端设有轴承203与大腿连杆3一端通过通过轴转动配合，小腿连杆2另一端设有延伸部与第一球头连杆4一端转动配合，大腿连杆3、第一球头连杆4的另一端分别与盘状连接件8转动配合，第二动力源602的连接臂与第二球头连杆7一端转动配合，第二球头连杆7另一端与盘状连接件8转动配合，盘状连接件8与大腿连杆3、第一球头连杆4、第二球头连杆7连接中心呈三角形分布。
15.所述连接块5上设置有螺纹孔ⅰ501，用于连接第三动力源603；连接块5上设有矩形凹槽502，矩形凹槽502中设置有公头弹簧顶针503。
16.本实用新型的有益效果是：本实用新型为模块化的设计，采用简单的杆件作为腿部机构，原理简单，通过与三个动力源共同配合就可实现大腿转动、小腿转动及大小腿侧摆动作；进一步地，本模块化四足机器人腿部结构使得装拆机器人时，只需拧紧或者拧松螺钉，节约了拆卸机器人本体带来的时间成本与经济成本；降低了维修难度。
附图说明
17.图1为本实用新型的主视图；
18.图2为本实用新型的立体图；
19.图3为本实用新型中盘状连接件示意图；
20.图4为本实用新型中连接块、动力机构安装示意图；
21.图5为本实用新型中连接块示意图一；
22.图6为本实用新型中连接块示意图二；
23.图7为本实用新型中动力机构示意图；
24.图8为本实用新型中小腿连杆示意图；
25.图9为本实用新型中大腿连杆示意图；
26.图中各标号为：0—防滑垫，1—足端，101—凸字形凹槽，2—小腿连杆，201—t字形滑台，202—轴承孔，203—轴承，204—通孔ⅰ，3—大腿连杆，301—通孔
ⅴ
，4—第一球头连杆，5—连接块，501—螺纹孔ⅰ，502—矩形凹槽，503—公头弹簧顶针，504—螺纹孔ⅳ，6—动力机构，601—第一动力源，6011—轴ⅰ，6012—轴螺纹孔，602—第二动力源，6021—轴ⅱ，603—第三动力源，7—第二球头连杆，8—盘状连接件，801—圆形槽，802—通孔ⅱ，803—通孔ⅲ，804—通孔ⅳ，9—连接臂ⅰ，901—螺纹孔ⅱ，902—通孔ⅵ，10—连接臂ⅱ。
具体实施方式
27.实施例1：如图1-9所示，一种模块化四足机器人腿部结构，包括连接块5、动力机构6、腿部机构，连接块5用于安装动力机构6，动力机构6给腿部机构提供动力；
28.腿部机构包括足端1、小腿连杆2、大腿连杆3、第一球头连杆4、盘状连接件8；其中，小腿连杆2一端连接足端1，小腿连杆2另一端连接大腿连杆3一端，小腿连杆2另一端设有延伸部连接第一球头连杆4一端，大腿连杆3、第一球头连杆4的另一端分别连接盘状连接件8；
29.所述动力机构6包括三个动力源；
30.第一动力源601提供动力带动足端1、小腿连杆2随大腿连杆3转动；
31.第二动力源602提供动力带动盘状连接件8转动，盘状连接件8转动第一球头连杆4
转动，第一球头连杆4转动带动足端1随小腿连杆2转动；
32.第三动力源603提供动力带动腿部机构随第一动力源、第二动力源转动。
33.可选地，所述第一动力源601、第二动力源602、第三动力源603采用伺服电机。
34.可选地，所述第一动力源601、第二动力源602通过连接件经螺栓固定在一起，第一动力源601、第二动力源602整体的一端与第三动力源603连接，第一动力源601、第二动力源602整体的另一端与连接块5转动配合，第一动力源601、第二动力源602的输出轴轴线方向平行且与第三动力源603的输出轴轴线方向垂直。
35.可选地，所述足端1设有的凸字形槽101与小腿连杆2一端的t字形滑台201配合；小腿连杆2另一端设有轴承203与大腿连杆3一端通过通过轴转动配合，小腿连杆2另一端设有延伸部与第一球头连杆4一端转动配合，大腿连杆3、第一球头连杆4的另一端分别与盘状连接件8转动配合，第二动力源602的连接臂与第二球头连杆7一端转动配合，第二球头连杆7另一端与盘状连接件8转动配合，盘状连接件8与大腿连杆3、第一球头连杆4、第二球头连杆7连接中心呈三角形分布。
36.可选地，所述连接块5上设置有螺纹孔ⅰ501，用于连接第三动力源603；连接块5上设有矩形凹槽502，矩形凹槽502中设置有公头弹簧顶针503。所述弹簧顶针503焊接了三个动力源的电源线与信号线，与机器人本体的母头弹簧顶针连接即可接收机器人本体的电源和控制信号。
37.可选地，所述足端1底端粘贴有防滑垫0，可以采用橡胶防滑垫；
38.具体而言，可以设置：
39.所述足端1采用半圆柱体脚掌，曲面为自由端面，矩形面侧与设有凸字形槽101与小腿连杆2一端的t字形滑台201榫接，再用胶水固连，小腿连杆2上有轴承孔202，内置轴承203用于安装轴与大腿连杆3转动配合连接；小腿连杆2另一端的延伸部设有通孔ⅰ204，用于穿过螺栓，小腿连杆2另一端与第一球头连杆4一端通过螺栓间隙配合进行转动；盘状连接件8下部中间有一圆形槽801用于放置大腿连杆3，圆形槽801中有一通孔ⅱ802，用于穿过第一动力源的轴ⅰ6011，轴ⅰ6011上嵌套连接臂ⅰ9，连接臂ⅰ9上有螺纹孔ⅱ901，可与大腿连杆3上的螺纹孔ⅲ302螺纹连接，大腿连杆3上有通孔
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301，可穿过长螺钉与连接臂ⅰ9上的通孔ⅵ902、第一动力源的轴螺纹孔6012紧固，通过第一动力源601输出的转矩带动大腿连杆摆动；连接臂ⅱ10一端与第二动力源的轴ⅱ6021通过螺栓固定连接，球头连杆7一端与连接臂ⅱ10另一端通过螺栓间隙配合进行转动，通过第二动力源602输出的扭矩带动球头连杆7、盘状连接件8和第一球头连杆4，最终带动小腿连杆2转动；所述盘状连接件8上部一侧设有一通孔ⅲ803，用于穿过螺栓连接球头连杆7，第二球头连杆7另一端与盘状连接件8通过螺栓间隙配合进行转动；所述盘状连接件8上部另一侧设有一通孔ⅳ804，用于穿过螺栓连接第一球头连杆4，第一球头连杆4的另一端与盘状连接件8通过螺栓间隙配合进行转动。其中，连接臂ⅰ采用长形舵机臂，连接臂ⅱ采用圆形舵机臂。再者，小腿连杆、盘状连接件8上开有减重凹槽。
40.本实用新型的工作原理是：
41.通过第一动力源601输出的转矩带动足端1、小腿连杆2随大腿连杆3摆动；通过第二动力源602输出的扭矩带动球头连杆7、盘状连接件8和第一球头连杆4，最终带动小腿连杆2转动；第一动力源601、第二动力源602两端分别通过连接件固定在一起，第三动力源输
出轴与第一动力源、第二动力源整体一端的连接件通过长形舵机臂固定在一起，第一动力源、第二动力源整体另一端的连接件上有轴与连接块5上的通孔配合转动，进而第三动力源603提供动力带动腿部机构随第一动力源、第二动力源转动，即实现大腿连杆、小腿连杆的向外侧摆动。通过三个动力源的共同配合可以协调使得机器人足端到达工作空间内的任意位置。
42.所述连接块5可以采用u形设计，内侧用于安装动力机构6，外侧用于连接机器人本体，连接块5上有三排矩形凹槽502，矩形凹槽中分别设置有公头弹簧顶针503，与机身上的母头弹簧顶针接触实现电信号交换，在弹簧顶针接触后，通过螺纹孔ⅳ504与机器人本体机身固连，实现模块化四足机器人腿部结构安装。对于四足机器人而言，维修概率较高的一般是动力机构；而本技术的设计，如果需要维修时，只需要拧松u形连接块与机身连接的螺栓，即可将机器人腿部结构与机体分离。
43.上面结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

技术特征：

1.一种模块化四足机器人腿部结构，其特征在于：包括连接块(5)、动力机构(6)、腿部机构，连接块(5)用于安装动力机构(6)；腿部机构包括足端(1)、小腿连杆(2)、大腿连杆(3)、第一球头连杆(4)、盘状连接件(8)；其中，小腿连杆(2)一端连接足端(1)，小腿连杆(2)另一端连接大腿连杆(3)一端，小腿连杆(2)另一端设有延伸部连接第一球头连杆(4)一端，大腿连杆(3)、第一球头连杆(4)的另一端分别连接盘状连接件(8)；所述动力机构(6)包括三个动力源；第一动力源(601)提供动力带动足端(1)、小腿连杆(2)随大腿连杆(3)转动；第二动力源(602)提供动力带动盘状连接件(8)转动，盘状连接件(8)转动第一球头连杆(4)转动，第一球头连杆(4)转动带动足端(1)随小腿连杆(2)转动；第三动力源(603)提供动力带动腿部机构随第一动力源、第二动力源转动。2.根据权利要求1所述的模块化四足机器人腿部结构，其特征在于：所述第一动力源(601)、第二动力源(602)、第三动力源(603)采用伺服电机。3.根据权利要求1所述的模块化四足机器人腿部结构，其特征在于：所述第一动力源(601)、第二动力源(602)通过连接件固定在一起，第一动力源(601)、第二动力源(602)整体的一端与第三动力源(603)连接，第一动力源(601)、第二动力源(602)整体的另一端与连接块(5)转动配合，第一动力源(601)、第二动力源(602)的输出轴轴线方向平行且与第三动力源(603)的输出轴轴线方向垂直。4.根据权利要求1所述的模块化四足机器人腿部结构，其特征在于：所述足端(1)设有的凸字形槽(101)与小腿连杆(2)一端的t字形滑台(201)配合；小腿连杆(2)另一端设有轴承(203)与大腿连杆(3)一端通过通过轴转动配合，小腿连杆(2)另一端设有延伸部与第一球头连杆(4)一端转动配合，大腿连杆(3)、第一球头连杆(4)的另一端分别与盘状连接件(8)转动配合，第二动力源(602)的连接臂与第二球头连杆(7)一端转动配合，第二球头连杆(7)另一端与盘状连接件(8)转动配合，盘状连接件(8)与大腿连杆(3)、第一球头连杆(4)、第二球头连杆(7)连接中心呈三角形分布。5.根据权利要求1所述的模块化四足机器人腿部结构，其特征在于：所述连接块(5)上设置有螺纹孔ⅰ(501)，用于连接第三动力源(603)；连接块(5)上设有矩形凹槽(502)，矩形凹槽(502)中设置有公头弹簧顶针(503)。

技术总结

本实用新型公开了一种模块化四足机器人腿部结构，包括连接块、动力机构、腿部机构，连接块用于安装动力机构；所述动力机构包括三个动力源；第一动力源提供动力带动足端、小腿连杆随大腿连杆转动；第二动力源提供动力带动盘状连接件转动，盘状连接件转动第一球头连杆转动，第一球头连杆转动带动足端随小腿连杆转动；第三动力源提供动力带动腿部机构随第一动力源、第二动力源转动。本实用新型为模块化的设计，采用简单的杆件作为腿部机构，原理简单，通过与三个动力源共同配合就可实现大腿转动、小腿转动及大小腿侧摆动作；进一步地，本模块化四足机器人腿部结构使得装拆机器人时，只需拧紧或者拧松螺钉，节约了拆卸机器人本体带来的时间成本与经济成本；降低了维修难度。降低了维修难度。降低了维修难度。