腿部组件及机器人的制作方法

1.本技术涉及机器人技术领域，特别是涉及腿部组件及机器人。

背景技术：

2.目前，如机器狗、机器猫等四足机器人，其腿部运动的幅度小，影响机器人的整体运动性能。

技术实现要素：

3.本技术的提供一种腿部组件及机器人，以解决运动幅度小的技术问题。
4.一方面，本技术提供一种腿部组件，包括：
5.第一支腿；
6.第二支腿，与所述第一支腿转动连接；
7.驱动机构，包括第一连杆、第二连杆和第一伸缩驱动件，所述第一连杆的一端和所述第二连杆的一端分别与所述第一支腿和所述第二支腿转动连接，所述第一连杆的另一端和所述第二连杆的另一端均与所述第一伸缩驱动件的一端转动连接，所述第一伸缩驱动件的另一端与所述第一支腿转动连接，所述第一伸缩驱动件用于驱使所述第一连杆相对第一支腿转动，并使得所述第二连杆带动所述第二支腿相对第一支腿转动。
8.另一方面，本技术提供一种机器人，包括上述的腿部组件。
9.上述的机器人及其腿部组件，该腿部组件的驱动机构包括第一连杆、第二连杆和第一伸缩驱动件，利用第一连杆和第二连杆与第一支腿和第二支腿的转动连接，形成四连杆结构，从而在第一伸缩驱动件伸缩运动时，由于第一连杆相对第一支腿转动，第二连杆与第一伸缩运动件的连接位置在第一连杆的支撑下相对第一支腿转动，这样，第二连杆相应地调整与第一伸缩驱动件的夹角，相较于传统采取伸缩气缸等直接驱动方式，本技术的这种结构设置使得第一伸缩驱动件能够经第二连杆能够带动第二支腿相对第一支腿转动更大角度，继而实现增大第二支腿相对第一支腿的运动幅度。
附图说明
10.为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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。
11.图1为一实施例提供的机器人的腿部组件的其中一种状态示意图；
12.图2为一实施例提供的机器人的腿部组件的另一种状态示意图；
13.图3为一实施例提供的机器人的腿部组件的分解结构示意图；
14.图4为一实施例提供的机器人的腿部组件的装配结构示意图；
15.图5为一实施例的机器人的腿部组件的第一连接组件的结构示意图；
16.图6为一实施例的机器人的结构示意图；
17.图7为一实施例的机器人的肢体组件的结构示意图；
18.图8为一实施例的机器人的肢体组件的另一视角示意图；
19.图9为另一实施方式的机器人的结构示意图；
20.图10为机器人的另一实施方式的结构示意图；
21.图11为机器人的再一实施方式的结构示意图；
22.图12为机器人的又一实施方式的结构示意图；
23.图13为另一实施方式的机器人的结构示意图。
具体实施方式
24.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
25.在本技术的描述中，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”、“轴向”、“径向”、“周向”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技术和简化描述，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技术的限制。
26.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至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
27.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连接”、“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；可以是直接相连接，也可以通过中间媒介间接相连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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技术中的具体含义。
28.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
29.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
30.结合图1和图2所示，本技术一实施例提供的一种腿部组件100，以便利用腿部组件
100的动作来模拟腿部动作。该腿部组件100包括第一支腿110、第二支腿120和驱动机构130。其中，第二支腿120与第一支腿110转动连接。可以理解的是，腿部组件100作为仿真动物的腿部时，第一支腿110可以是指大腿，第二支腿120则为小腿。
31.驱动机构130包括第一连杆131、第二连杆132和第一伸缩驱动件133。第一连杆131的一端和第二连杆132的一端分别与第一支腿110和第二支腿120转动连接，第一连杆131的另一端和第二连杆132的另一端均与第一伸缩驱动件133的一端转动连接，第一伸缩驱动件133的另一端与第一支腿110转动连接，第一伸缩驱动件133用于驱使第一连杆131相对第一支腿110转动，并使得第二连杆132带动第二支腿120相对第一支腿110转动。
32.上述腿部组件100中，第一连杆131和第二连杆132与第一支腿110和第二支腿120的转动连接，一起形成四连杆结构，从而在第一伸缩驱动件133伸缩运动时，由于第一连杆131相对第一支腿110转动，第二连杆132与第一伸缩运动件的连接位置在第一连杆131的支撑下相对第一支腿110转动，第二连杆132相应地调整与第一伸缩驱动件133的夹角，相较于传统采取伸缩气缸等直接驱动方式，本技术的这种结构设置使得第一伸缩驱动件133能够经第二连杆132能够带动第二支腿120相对第一支腿110转动更大角度，继而实现增大第二支腿120相对第一支腿110的运动幅度。例如，由图1和图2可以看出，本技术的腿部组件100，第二支腿120能够相对第一支腿110由前侧转动至后侧，其中，前侧指的是腿部组件100作为仿真动物的腿部时，该仿真动物的前方所在一侧。需要说明的是，该图1和图2仅示例性地示出了腿部组件100中，第二支腿120相对第一支腿110转动至两个不同的位置，并非对第二支腿120相对第一支腿110的转动角度的限定。
33.在一些实施方式中，第一连杆131的长度大于第二连杆132的长度，这样利用第一连杆131相对第一支腿110转动，能够使得第一伸缩驱动件133与第二连杆132相连接的位置更大幅度地绕第一支腿110转动，增加第二连杆132带动第二支腿120相对第一支腿110的转动角度。
34.进一步地，第一连杆131的长度为第二连杆132的长度的1.2倍至1.5倍。在该范围内，第一连杆131和第二连杆132的运动协调，第一连杆131绕第一支腿110转动过程中，能够有效满足第二连杆132在第一伸缩驱动件133的驱使下对第二支腿120的驱动需要。
35.第一支腿110与第二支腿120通过第一转轴101转动连接，第一连杆131和第二连杆132均通过第二转轴102与第一伸缩驱动件133转动连接，第一连杆131与第一支腿110通过第三转轴103转动连接，第二连杆132与第二支腿120通过第四转轴104转动连接。其中，如图1和图2所示，第三转轴103和第四转轴104分别位于第一转轴101和第二转轴102的连线的两侧，这样，在第一伸缩驱动件133伸缩运动时更容易对第一连杆131和第二连杆132施力，以使得第一连杆131相对第一支腿110绕第三转轴103转动，并使得第二连杆132相对第二支腿120绕第四转轴104转动，提高驱动机构130的运动顺畅性。
36.进一步地，第一支腿110设置有弧形槽111，当第一伸缩驱动件133伸缩运动时，第四转轴104沿弧形槽111滑动，继而弧形槽111引导第四转轴104的移动方向。该实施方式中，利用弧形槽111可以为第四转轴104提供良好的导向效果，以便第二连杆132经第四转轴104带动第二支腿120相对第一支腿110转动过程中更为平稳。
37.下面结合图1和图2所示，对腿部组件100的运动原理做进一步说明。在一些实施方式中，如图2所示，当第一伸缩驱动件133处于原长时，第二支腿120与第一支腿110成一定的
角度，第二支腿120上的第四转轴104在第一支腿110的弧形槽111的第一端。当第一伸缩驱动件133收缩时，拉动第二连杆132有向上的运动趋势，而第一连杆131会对第二连杆132和第一伸缩驱动件133的连接位置形成约束，继而限制第一伸缩驱动件133的运动轨迹以驱动机构130稳定。随着第一伸缩驱动件133的逐渐收缩，第二支腿120与第一支腿110的夹角越来越小，直到运动到与第二支腿120相连接的第四转轴104与第一支腿110的弧形槽111的第二端。
38.需要说明的是，结合图3所示，第一转轴101可以是固定于第一支腿110，第二支腿120开设有与第一转轴101相配合的轴孔。或者，第一转动可以是固定于第二支腿120，第一支腿110开设有与第一转轴101相配合的轴孔。在其他实施方式中，第一支腿110和第二支腿120均开设有与第一转轴101相配合的轴孔。只要第一转轴101能够实现第一支腿110与第二支腿120之间的转动连接即可。
39.由于在第二连杆132带动第二支腿120相对第一支腿110绕第一转轴101转动的过程中，第四转轴104沿弧形槽111滑动，因此，该弧形槽111是以第一转轴101为旋转轴线的圆弧槽，以便对第四转轴104起到良好导向效果，且不会干涉第二支腿120相对第一支腿110转动。
40.继续参阅图3所示，第一支腿110包括两个相对设置的侧板110a，第一伸缩驱动件133、第一连杆131和第二连杆132均设置于两个侧板110a之间，从而使得腿部组件100的驱动机构130尽可能被两个侧板110a遮挡，以便于维持腿部组件100的整体美感。
41.需要说明的是，弧形槽111位于两个侧板110a的至少一个上，以便对第四转轴104进行导向，从而有利于提升第二支腿120相对第一支腿110转动稳定性。
42.进一步地，第二支腿120包括第一支撑板120a，第一支撑板120a位于两个侧板110a之间或者位于其中一个侧板110a的背向另一个侧板110a的一侧。该实施例中，利用第一支撑板120a方便将第二支腿120塑造呈一定形态，例如仿真动物的小腿形态。
43.在另一实施方式中，第二支腿120包括相对设置第一支撑板120a和第二支撑板120b，第一支腿110位于第一支撑板120a和第二支撑板120b之间，从而使得第一支腿110和第二支腿120的连接较为协调，外观整体造型美观。
44.进一步地，该实施方式中，第二连杆132可以是两个，以分别与第一支撑板120a和第二支撑板120b转动连接，从而在第一伸缩驱动件133伸缩运动时，两个第二连杆132在第一伸缩驱动件133的驱使下同步带动相应的第一支撑板120a和第二支撑板120b绕第一转轴101相对第一支腿110转动。
45.结合图4和图5，腿部组件100包括侧转机构140，第一支腿110的距离第二支腿120较远的一端与侧转机构140相连接，侧转机构140用于驱使第一支腿110绕第一方向，第二支腿120相对第一支腿110转动的方向与第一方向相互垂直，例如，第二支腿120与第一支腿110通过第一转轴101转动连接时，第一方向与第一转轴101垂直。侧转机构140的设置使得腿部组件100具有朝向绕第一方向的转动自由度，从而使得腿部组件100可以实现多个维度的转动。例如，结合图6所示，在将腿部组件100组装于机器人的躯干200时，第一方向可以是躯干200的延伸方向，侧转机构140驱使第一支腿110绕第一方向转动，继而实现腿部组件100模拟动物的髋关节，实现向外侧扩开或向内侧夹拢，使得仿真形象更为逼真。
46.进一步地，侧转机构140包括安装座141、第五转轴142和旋转驱动件143，安装座
141开设有轴孔，第五转轴142可转动地穿设于轴孔，第一支腿110与第五转轴142相连接，旋转驱动件143用于驱使第五转轴142旋转运动。旋转驱动件143可以是旋转马达，也可以是旋转气缸，在此不做限定。
47.继续结合图4和图5所示，侧转机构140包括第一连接组件144，第一连接组件144包括两个相对设置的连接块144a。连接块144a开设有夹持槽144b并具有耳部144c，两个连接块144a彼此相连接并使得夹持槽144b的槽壁夹持于第五转轴142，这种连接方式简单，且便于组装。
48.第一支腿110通过第六转轴106与耳部144c转动连接，第六转轴106与第五转轴142相互垂直。
49.侧转机构140包括第二连接组件145，第二连接组件145与第五转轴142相连接，以在第五转轴142的带动下绕第五转轴142的旋转轴线转动，第二连接组件145与第一支腿110设置有第二伸缩驱动件146。第二伸缩驱动件146用于驱使第一支腿110相对第一连接组件144绕第六转轴106转动，从而可以利用第一支腿110的动作来模拟动物的大腿运动，实现良好仿真效果。
50.可理解地，第二伸缩驱动件146的两端分别与第二连接组件145和第一支腿110转动连接。
51.在一些实施方式中，第二连接组件145与第一连接组件144的结构相同。
52.需要说明的是，结合图6所示，安装座141用于与机器人的躯干200相连接，从而将第五转轴142安装于躯干200的两侧，这样，腿部组件100则可以与躯干200实现转动连接，以与躯干200一起将机器人塑造成如机器猫、机器狗等动物造型。
53.具体地，本技术实施例提供的一种包括腿部组件100的机器人，还包括躯干200和肢体组件300，其中，肢体组件300和腿部组件100的数量可以分别为两个，两个肢体组件300和两个腿部组件100均沿躯干200的左右两侧对称布置，从而形成四足动物造型。
54.在一些实施方式中，肢体组件300与腿部组件100的结构相同。在另一些实施方式中，结合图7和图8所示，肢体组件300的结构和腿部组件100的结构也可以不同。具体地，肢体组件300包括第一肢体310、第二肢体320和第三伸缩驱动件330。第一肢体310和第二肢体320转动连接，第三伸缩驱动件330的一端与第一肢体310转动连接，另一端与第二肢体320转动连接，当第三伸缩驱动件330伸缩运动时，第二肢体320相对第一肢体310在第一位置和第二位置之间转动，以实现前肢动作仿真。
55.进一步地，当第二肢体320相对第一肢体310转动至第一位置时，第三伸缩驱动件330与第二肢体320的夹角取值范围为75
°
至100
°
，当第二肢体320相对第一肢体310转动至第一位置时，第二肢体320与第一肢体310的夹角取值范围为165
°
至180
°
。
56.需要说明的是，肢体组件300也可以设置与腿部组件100相同的侧转机构140，在此不再赘述。
57.本技术的伸缩驱动件，例如，第一伸缩驱动件133、第二伸缩驱动件146或第三伸缩驱动件330等，可以是气动肌腱，气动肌腱的拉力大，所需空间小，响应快，安全且效率高。相较于电驱或液压驱动，气动肌腱质量小，转动惯量小，对于运动性能的提升效果明显。当然，在其他实施方式中，第一伸缩驱动件133、第二伸缩驱动件146或第三伸缩驱动件330等伸缩驱动件，可以采取伸缩气缸或液压缸，在此不做限定。
58.在一些实施方式中，腿部组件100与躯干200可拆卸连接，或者，肢体组件300与躯干200可拆卸连接，或者，腿部组件100和肢体组件300均与躯干200可拆卸连接。将腿部组件100或肢体组件300模块化，作为一个整体以可拆卸地方式连接至躯干200，可以根据需要灵活地组装形成不同造型的机器人。
59.例如，图6所示出的机器人中，肢体组件300和腿部组件100的结构不同，再例如，图9所示出的机器人中，肢体组件300和腿部组件100的结构相同。例如，以腿部组件100均换为肢体组件300为例，图10至图13示出了几种机器人造型。以图12所示，在本技术实施例中，第一肢体310和第二肢体320之间采用“后膝式”布置，即以第一肢体310和第二肢体320分别对应于动物腿部的大腿和小腿，大腿和小腿之间的膝关节朝向躯干200的后方，此时，机器人作为四足机器人，与四足哺乳动物的腿部相似，增强仿真效果。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本技术实施例，对此并不进行限定。
60.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
61.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：

1.一种腿部组件，其特征在于，包括：第一支腿；第二支腿，与所述第一支腿转动连接；驱动机构，包括第一连杆、第二连杆和第一伸缩驱动件，所述第一连杆的一端和所述第二连杆的一端分别与所述第一支腿和所述第二支腿转动连接，所述第一连杆的另一端和所述第二连杆的另一端均与所述第一伸缩驱动件的一端转动连接，所述第一伸缩驱动件的另一端与所述第一支腿转动连接，所述第一伸缩驱动件用于驱使所述第一连杆相对第一支腿转动，并使得所述第二连杆带动所述第二支腿相对第一支腿转动。2.根据权利要求1所述的腿部组件，其特征在于，所述第一连杆的长度大于所述第二连杆的长度。3.根据权利要求2所述的腿部组件，其特征在于，所述第一连杆的长度为所述第二连杆的长度的1.2倍至1.5倍。4.根据权利要求1所述的腿部组件，其特征在于，所述第一支腿与所述第二支腿通过第一转轴转动连接，所述第一连杆和所述第二连杆均通过第二转轴与所述第一伸缩驱动件转动连接，所述第一连杆与所述第一支腿通过第三转轴转动连接，所述第二连杆与所述第二支腿通过第四转轴转动连接，所述第三转轴和所述第四转轴分别位于所述第一转轴和所述第二转轴的连线的两侧。5.根据权利要求4所述的腿部组件，其特征在于，所述第一支腿设置有弧形槽，当所述第一伸缩驱动件伸缩运动时，所述第四转轴沿所述弧形槽滑动。6.根据权利要求5所述的腿部组件，其特征在于，所述第一支腿包括两个相对设置的侧板，所述第一伸缩驱动件、第一连杆和所述第二连杆均设置于两个所述侧板之间。7.根据权利要求6所述的腿部组件，其特征在于，所述第二支腿包括第一支撑板，所述第一支撑板位于两个所述侧板之间或者位于其中一个侧板的背向另一个侧板的一侧；或者，所述第二支腿包括相对设置第一支撑板和第二支撑板，所述第一支腿位于所述第一支撑板和所述第二支撑板之间。8.根据权利要求4所述的腿部组件，其特征在于，包括侧转机构，所述第一支腿的距离所述第二支腿较远的一端与所述侧转机构相连接，所述侧转机构用于驱使所述第一支腿绕第一方向，所述第二支腿相对所述第一支腿转动的方向与所述第一方向相互垂直。9.根据权利要求8所述的腿部组件，其特征在于，所述侧转机构包括安装座、第五转轴和旋转驱动件，所述安装座开设有轴孔，所述第五转轴可转动地穿设于所述轴孔，所述第一支腿与所述第五转轴相连接，所述旋转驱动件用于驱使所述第五转轴旋转运动。10.根据权利要求9所述的腿部组件，其特征在于，所述侧转机构包括第一连接组件，所述第一连接组件包括两个相对设置的连接块，所述连接块开设有夹持槽并具有耳部，两个所述连接块彼此相连接并使得所述夹持槽的槽壁夹持于所述第五转轴，所述第一支腿通过第六转轴与所述耳部转动连接，所述第六转轴与所述第五转轴相互垂直。11.根据权利要求10所述的腿部组件，其特征在于，所述侧转机构包括第二连接组件，所述第二连接组件与所述第五转轴相连接，以在所述第五转轴的带动下绕所述第五转轴的旋转轴线转动，所述第二连接组件与所述第一支腿设置有第二伸缩驱动件，所述第二伸缩驱动件用于驱使所述第一支腿相对所述第一连接组件绕所述第六转轴转动。
12.根据权利要求11所述的腿部组件，其特征在于，所述第二连接组件与所述第一连接组件的结构相同。13.根据权利要求11所述的腿部组件，其特征在于，所述第一伸缩驱动件和/或所述第二伸缩驱动件包括气动肌腱。14.一种机器人，其特征在于，包括权利要求1-13任一项所述的腿部组件。15.根据权利要求14所述的机器人，其特征在于，包括躯干和两个肢体组件以及两个所述腿部组件，两个所述肢体组件和两个所述腿部组件均沿所述躯干的左右两侧对称布置。16.根据权利要求15所述的机器人，其特征在于，所述肢体组件与所述腿部组件的结构相同。17.根据权利要求15所述的机器人，其特征在于，所述腿部组件和/或所述肢体组件与所述躯干可拆卸连接。18.根据权利要求15所述的机器人，其特征在于，所述肢体组件包括第一肢体、第二肢体和第三伸缩驱动件，所述第一肢体和所述第二肢体转动连接，所述第三伸缩驱动件的一端与所述第一肢体转动连接，另一端与所述第二肢体转动连接，当所述第三伸缩驱动件伸缩运动时，所述第二肢体相对所述第一肢体在第一位置和第二位置之间转动，当所述第二肢体相对所述第一肢体转动至第一位置时，所述第三伸缩驱动件与所述第二肢体的夹角取值范围为75
°
至100
°
，当所述第二肢体相对所述第一肢体转动至第一位置时，所述第二肢体与所述第一肢体的夹角取值范围为165
°
至180
°
。

技术总结

本申请涉及一种腿部组件及机器人，该腿部组件包括第一支腿、第二支腿和驱动机构，驱动机构包括第一连杆、第二连杆和第一伸缩驱动件，第一连杆的一端和第二连杆的一端分别与第一支腿和第二支腿转动连接，第一连杆的另一端和第二连杆的另一端均与第一伸缩驱动件的一端转动连接，第一伸缩驱动件的另一端与第一支腿转动连接，第一伸缩驱动件用于驱使第一连杆相对第一支腿转动，并使得第二连杆带动第二支腿相对第一支腿转动。本申请的腿部组件和机器人，利用第一连杆相对第一支腿转动调整第二连杆与第一伸缩驱动件的夹角，使得第一伸缩驱动件能够经第二连杆能够带动第二支腿相对第一支腿转动更大角度，继而实现增大第二支腿相对第一支腿的运动幅度。第一支腿的运动幅度。第一支腿的运动幅度。