一种机器人腿部结构及机器人

本技术属于机器人，尤其涉及一种机器人腿部结构及机器人。

背景技术：

1、目前常见的地面机器人大致可分为腿足式机器人和轮式机器人两种。轮式机器人能源利用效率高，移动速度快，稳定能力强，结构简单，但是只适用于路面较好的平地，受地形的影响大，当其遇到一定高度的障碍物时就无法通过；而腿足式机器人的越障能力强，可以适应各种各样的地形，灵活性及适应性强，但腿足式机器人的移动速度慢，结构复杂，能源的利用率较低。近年来出现了将这两种形式的机器人结合起来的轮腿式机器人，不仅具有超强的地形适应能力，同时还能大大提高机器人的续航能力。

2、但是现有技术中的轮腿式机器人方案，大多数采用将驱动轮设置在腿足末端的方式，仍然存在一定的缺陷：因为驱动轮的尺寸较大而增加了腿足部分末端的机构体积，一定程度上影响其对于地形的适应能力；另一方面采用两个平行的腿足式方案，腿足之间在行进方向上的间隔距离（两个驱动轮之间的间隔距离）锁定，也限制了其灵活性。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种四连杆轮腿及轮腿式机器人，结合了轮式机器人与腿足式机器人的优点，且在此基础上，采用了更为灵活的轮腿式方案，能够实现更多的动作，以适应不同的地形环境和用途。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

3、一种机器人腿部结构，包括第一转动关节、与第一转动关节连接的第二转动关节、与第二转动关节连接的第三转动关节、与第三转动关节连接的机器人腿四连杆机构及设置在机器人腿四连杆机构末端的驱动轮组件；

4、所述第一转动关节，用于驱动第二转动关节、与第二转动关节连接的第三转动关节及与第三转动关节连接的机器人腿四连杆机构整体转动，且第二转动关节、与第二转动关节连接的第三转动关节及与第三转动关节连接的机器人腿四连杆机构整体转动时的转动中心线为第一转动中心线；

5、所述第二转动关节，用于驱动第三转动关节及与第三转动关节连接的机器人腿四连杆机构整体转动，且第三转动关节及与第三转动关节连接的机器人腿四连杆机构整体转动时的转动中心线为第二转动中心线；

6、所述第一转动中心线垂直于所述第二转动中心线。

7、作为优选，所述第一转动关节包括第一关节本体及第一输出轴，所述第一输出轴，用于驱动第二转动关节、与第二转动关节连接的第三转动关节及与第三转动关节连接的机器人腿四连杆机构整体转动。

8、作为优选，所述第二转动关节包括第二关节本体及第二输出轴，第二输出轴用于驱动第三转动关节及与第三转动关节连接的机器人腿四连杆机构整体转动，所述第三转动关节包括第三关节本体及第三输出轴，第二输出轴通过驱动第三关节本体以实现驱动第三转动关节及与第三转动关节连接的机器人腿四连杆机构整体转动，第三输出轴的转动中心线为第三转动中心线，所述第二转动中心线与所述第三转动中心线重合。

9、作为优选，所述第二关节本体通过联接组件与第三关节本体固定，联接组件包括同轴布置的外连接圈及内连接圈，外连接圈套设在内连接圈外，外连接圈轴线与第二转动中心线重合，外连接圈上设有若干第一螺栓孔，内连接圈上设有若干与外螺栓孔一一对应的第二螺栓孔，在对应的第一螺栓孔与第二螺栓孔中：第一螺栓孔上设有与第一螺栓孔螺纹连接的侧向螺栓，侧向螺栓与第二螺栓孔螺纹连接，侧向螺栓轴线垂直于第二转动中心线；

10、所述外连接圈与第二关节本体固定且内连接圈与第三关节本体固定/所述内连接圈与第二关节本体固定且外连接圈与第三关节本体固定。

11、作为优选，所述外连接圈直径小于所述第二关节本体外径，所述外连接圈直径小于所述第三关节本体外径。

12、作为优选，所述机器人腿四连杆机构可伸展或折叠，包括与所述第三关节本体连接的第一连杆、与所述第二输出轴连接的第二连杆、第三连杆及第四连杆，所述第三连杆一端与所述第一连杆铰接，所述第三连杆另一端与所述第四连杆中部铰接，所述第四连杆一端与所述第二连杆铰接，所述驱动轮组件设置在第四连杆的另一端。

13、一种机器人，包括前述方案中任一项所述的一种机器人腿部结构。

14、本实用新型的有益效果是：结合了轮式机器人与腿足式机器人的优点，且在此基础上，采用了更为灵活的轮腿式方案，能够实现更多的动作，以适应不同的地形环境和用途；可通过第一转动关节摆动实现腿部组件的侧方摆腿动作，从而能进行侧向横移，用于调整位置，而不需要进行转向操作；可通过单侧腿部组件向斜前方抬起，并配合机器人腿四连杆机构折叠和伸展，做出单侧向前方的斜跨动作，能够做出跨越障碍和上台阶等动作；可通过调整两侧驱动轮组件的角度适应单侧斜坡等地形，也可以通过调整两侧驱动轮组件的间距避让障碍物或通过狭窄地形。

技术特征：

1.一种机器人腿部结构，其特征是，包括第一转动关节（1）、与第一转动关节（1）连接的第二转动关节（2）、与第二转动关节（2）连接的第三转动关节（3）、与第三转动关节（3）连接的机器人腿四连杆机构（4）及设置在机器人腿四连杆机构（4）末端的驱动轮组件（5）；

2.根据权利要求1所述的一种机器人腿部结构，其特征是，所述第一转动关节（1）包括第一关节本体（101）及第一输出轴（102），所述第一输出轴（102），用于驱动第二转动关节（2）、与第二转动关节（2）连接的第三转动关节（3）及与第三转动关节（3）连接的机器人腿四连杆机构（4）整体转动。

3.根据权利要求1所述的一种机器人腿部结构，其特征是，所述第二转动关节（2）包括第二关节本体（201）及第二输出轴（202），第二输出轴（202）用于驱动第三转动关节（3）及与第三转动关节（3）连接的机器人腿四连杆机构（4）整体转动，所述第三转动关节（3）包括第三关节本体（301）及第三输出轴（302），第二输出轴（202）通过驱动第三关节本体（301）以实现驱动第三转动关节（3）及与第三转动关节（3）连接的机器人腿四连杆机构（4）整体转动，第三输出轴（302）的转动中心线为第三转动中心线，所述第二转动中心线与所述第三转动中心线重合。

4.根据权利要求3所述的一种机器人腿部结构，其特征是，所述第二关节本体（201）通过联接组件（6）与第三关节本体（301）固定，联接组件（6）包括同轴布置的外连接圈（601）及与内连接圈（602），外连接圈（601）套设在内连接圈（602）外，外连接圈（601）轴线与第二转动中心线重合，外连接圈（601）上设有若干第一螺栓孔，内连接圈（602）上设有若干与外螺栓孔一一对应的第二螺栓孔，在对应的第一螺栓孔与第二螺栓孔中：第一螺栓孔上设有与第一螺栓孔螺纹连接的侧向螺栓（603），侧向螺栓（603）与第二螺栓孔螺纹连接，侧向螺栓（603）轴线垂直于第二转动中心线；

5.根据权利要求4所述的一种机器人腿部结构，其特征是，所述外连接圈（601）直径小于所述第二关节本体（201）外径，所述外连接圈（601）直径小于所述第三关节本体（301）外径。

6.根据权利要求3或4或5所述的一种机器人腿部结构，其特征是，所述机器人腿四连杆机构（4）可伸展或折叠，包括与所述第三关节本体（301）连接的第一连杆（401）、与所述第二输出轴连接的第二连杆（402）、第三连杆（403）及第四连杆（404），所述第三连杆（403）一端与所述第一连杆（401）铰接，所述第三连杆（403）另一端与所述第四连杆（404）中部铰接，所述第四连杆（404）一端与所述第二连杆（402）铰接，所述驱动轮组件（5）设置在第四连杆（404）的另一端。

7.一种机器人，其特征是，包括如权利要求1至6中任一项所述的一种机器人腿部结构。

技术总结本技术公开了一种机器人腿部结构及机器人，结合了轮式机器人与腿足式机器人的优点，且在此基础上，采用了更为灵活的轮腿式方案，能够实现更多的动作，以适应不同的地形环境和用途。本申请的主要结构包括第一转动关节、与第一转动关节连接的第二转动关节、与第二转动关节连接的第三转动关节、与第三转动关节连接的机器人腿四连杆机构及设置在机器人腿四连杆机构末端的驱动轮组件；所述第一转动关节，用于驱动第二转动关节、与第二转动关节连接的第三转动关节及与第三转动关节连接的机器人腿四连杆机构整体转动，所述第二转动关节，用于驱动第三转动关节及与第三转动关节连接的机器人腿四连杆机构整体转动。技术研发人员：卢彪,张婧,曹海昕,董晋阳受保护的技术使用者：南开大学技术研发日：20230903技术公布日：2024/6/26