具备防水防尘功能的壳体及仿生机器人人腿的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种具备防水防尘功能的壳体及仿生机器人人腿。

背景技术

随着经济的增长以及人口红利的消失，社会治安成本逐年升高。使用机器人替代人来从事一些危险区域的安防巡逻、灾区救援等任务能够有效降低人员的伤亡。腿足式机器人在跨越障碍方面拥有轮式机器人不具备的优势。考虑到机器人在外执行任务将会面对复杂多变的恶劣天气，因此研制具有防水性能的四足机器人具有相当的意义。

专利cn103407514b公开了一种四足仿生机器人腿机构，该机器人腿机构由机体支架、大腿支架、小腿连接杆、小腿连接板、关节盘限位块、小腿支撑座和小腿套筒等刚性结构，以及关节盘和关节盘液压缸轴刚柔调制机构、脚掌等柔性结构组成。采用液压驱动。能够实现了小腿的灵活运动以及上台阶和跳跃等运动。但是液压驱动的机器人噪音大，控制精度差，关节的活动角度小，控制难度高。

专利cn107128394a公开了一种四足防生机器人腿机构，该机器人腿机构由髋关节传动模块、膝关节传动模块、小腿模块和足端模块组成。髋关节传动模块通过电机连接减速器直接驱动髋关节运动，该方案传动效率高。膝关节传动模块通过电机带动滚珠丝杠机构运动，并进而带动四连杆机构运动以驱动膝关节运动，结构紧凑，传动摩擦小。但是该腿机构不具备防水防尘的功能，限制了使用范围。

技术实现要素：

本发明的目的是针对已有技术的不足，提出一种具备防水防尘功能的壳体及仿生机器人人腿。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种具备防水防尘功能的壳体，该壳体用于安装仿生机器人人腿动力传动机构，所述仿生机器人人腿动力传动机构包括髋关节动力机构和膝关节动力机构，所述壳体包括髋关节单元和膝关节单元；

所述髋关节单元包括髋关节外壳、髋关节盖、髋关节盖防水圈、髋膝水封，所述膝关节单元包括膝关节外壳、膝关节盖、膝关节盖防水圈、膝连杆、膝隔离片、膝隔离片防水圈、膝隔离片水封、膝固定环水封、膝连杆传动轴，所述髋关节外壳的外侧开口端安装髋关节盖，通过髋关节盖防水圈密封；髋关节动力机构安装在髋关节外壳内，髋关节动力机构的固定端与髋关节外壳固定连接，髋关节动力机构的动力输出端与膝关节外壳固定连接，髋关节外壳和膝关节外壳之间通过髋膝水封进行密封；所述膝关节外壳的外侧开口端安装膝关节盖，通过膝关节盖防水圈密封；膝隔离片安装在膝关节外壳内，将膝关节外壳内部分为左腔室和右腔室，膝隔离片与膝关节外壳内壁通过膝隔离片防水圈进行密封，膝关节动力机构的固定端固定在左腔室内，膝关节动力机构的动力输出端穿过膝隔离片与支承在右腔室内的膝连杆传动轴相连，膝连杆传动轴与膝关节动力机构的动力输出端同轴，膝连杆传动轴一侧与膝隔离片之间通过膝隔离片水封进行密封，膝连杆传动轴另一侧与右腔室内壁通过膝固定环水封进行密封，膝连杆的一端穿入右腔室与膝连杆传动轴相连。

进一步的，所述膝连杆传动轴另一侧与右腔室内壁之间还固定安装有膝固定环，膝连杆传动轴另一侧与膝固定环之间通过膝固定环水封进行密封。

进一步的，所述膝固定环与右腔室内壁通过膝固定环防水圈进行密封。

进一步的，所述髋关节盖外侧中部安装有髋顶盖，髋关节盖外侧与髋顶盖之间通过髋顶盖防水圈密封，髋顶盖中部安装有髋出线水密端口。

进一步的，所述膝关节盖外侧中部安装有膝顶盖，膝关节盖外侧和膝顶盖之间通过膝顶盖防水圈密封，膝顶盖中部安装有膝出线水密端口。

进一步的，所述髋关节外壳外部装有安装基座。

本发明的另一目的是提供一种仿生机器人人腿，包括上述的壳体、髋关节动力机构、膝关节动力机构、大腿、小腿以及足底，大腿的一端固定在膝关节外壳上，大腿的另一端与小腿铰接，足底安装在小腿的下端，所述膝连杆的另一端与小腿上端铰接。

进一步的，所述足底内安装有触地传感器。

本发明的有益效效果如下：由于髋关节动力机构与膝关节动力机构的电子设备处于外壳与密封圈的防护中，有效隔绝了液体与飞尘的侵入，因此降低了电子设备因异物侵入损坏的几率，延长了电子设备的使用寿命。这样的结构保证了二自由度仿生机器人腿能够在恶劣的自然环境中正常工作，增强了机器人的活动范围，提升了机器人的实用性。

附图说明

图1是本发明实施例具备防水防尘功能的壳体的剖视图；

图2是本发明实施例一种仿生机器人人腿的立体图；

图3是本发明实施例一种仿生机器人人腿的侧视图；

图中：髋关节外壳1-0、髋关节盖1-1、髋顶盖1-2、髋关节盖防水圈1-3、髋顶盖防水圈1-4、髋出线水密端口1-5、髋膝水封1-6、安装基座1-7、髋关节动力机构1-8、膝关节外壳2-0、膝关节盖2-1、膝顶盖2-2、膝固定环2-3、膝关节盖防水圈2-4、膝顶盖防水圈2-5、膝出线水密端口2-6、膝连杆2-7、膝固定环防水圈2-8、膝隔离片2-9、膝隔离片防水圈2-10、膝隔离片水封2-11、膝固定环水封2-12、膝连杆传动轴2-13、膝关节动力机构2-14、大腿3-0、小腿3-1、下转轴3-2、膝关节转轴3-3、足底3-4。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明。

如图1所示，本发明实施例提供一种具备防水防尘功能的壳体，该壳体用于安装仿生机器人人腿动力传动机构，所述仿生机器人人腿动力传动机构包括髋关节动力机构1-8和膝关节动力机构2-14，所述壳体包括髋关节单元和膝关节单元；

所述髋关节单元包括髋关节外壳1-0、髋关节盖1-1、髋关节盖防水圈1-3、髋膝水封1-6，所述膝关节单元包括膝关节外壳2-0、膝关节盖2-1、膝关节盖防水圈2-4、膝连杆2-7、膝隔离片2-9、膝隔离片防水圈2-10、膝隔离片水封2-11、膝固定环水封2-12、膝连杆传动轴2-13，

机器人人腿机构的髋关节动力机构1-8、膝关节动力机构2-14属于防水防尘的保护对象，为了达到保护腿部密封性，防止液体与粉尘侵入的效果，使用防水圈完成静态部位的密封，使用水封完成动态部位的密封。所述髋关节外壳1-0的外侧开口端安装髋关节盖1-1，通过髋关节盖防水圈1-3密封；髋关节动力机构1-8安装在髋关节外壳1-0内，髋关节动力机构1-8的固定端与髋关节外壳1-0固定连接，髋关节动力机构1-8的动力输出端与膝关节外壳2-0固定连接，髋关节外壳1-0和膝关节外壳2-0之间通过髋膝水封1-6进行密封；所述膝关节外壳2-0的外侧开口端安装膝关节盖2-1，通过膝关节盖防水圈2-4密封；膝隔离片2-9安装在膝关节外壳2-0内，将膝关节外壳2-0内部分为左腔室和右腔室，膝隔离片2-9与膝关节外壳2-0内壁通过膝隔离片防水圈2-10进行密封，膝关节动力机构2-14的固定端固定在左腔室内，膝关节动力机构2-14的动力输出端穿过膝隔离片2-9与支承在右腔室内的膝连杆传动轴2-13相连，膝连杆传动轴2-13与膝关节动力机构2-14的动力输出端同轴，膝连杆传动轴2-13一侧与膝隔离片2-9之间通过膝隔离片水封2-11进行密封，膝连杆传动轴2-13另一侧与右腔室内壁通过膝固定环水封2-12进行密封，膝连杆2-7的一端穿入右腔室与膝连杆传动轴2-13相连。

所述膝连杆传动轴2-13另一侧与右腔室内壁之间还固定安装有膝固定环2-3，膝连杆传动轴2-13另一侧与膝固定环2-3之间通过膝固定环水封2-12进行密封；所述膝固定环2-3与右腔室内壁通过膝固定环防水圈2-8进行密封。

所述髋关节盖1-1外侧中部安装有髋顶盖1-2，髋关节盖1-1外侧与髋顶盖1-2之间通过髋顶盖防水圈1-4密封，髋顶盖1-2中部安装有髋出线水密端口1-5，所述髋关节动力机构1-8的线路通过髋出线水密端口1-5。

所述膝关节盖2-1外侧中部安装有膝顶盖2-2，膝关节盖2-1外侧和膝顶盖2-2之间通过膝顶盖防水圈2-5密封，膝顶盖2-2中部安装有膝出线水密端口2-6，膝关节动力机构2-14的线路通过膝出线水密端口2-6。

所述髋关节外壳1-0外部装有安装基座1-7，用于将整个壳体固定于仿生机器人身体上。

如图2-3所示，本发明还提供一种仿生机器人人腿，包括上述的壳体、髋关节动力机构1-8、膝关节动力机构2-14、大腿3-0、小腿3-1以及足底3-4，大腿3-0的一端固定在膝关节外壳2-0上，大腿3-0的另一端通过膝关节转轴3-3与小腿3-1铰接，足底3-4安装在小腿3-1的下端，所述膝连杆2-7的另一端通过下转轴3-2与小腿3-1上端铰接。膝关节连杆2-7运动时，通过下转轴3-2拉动小腿3-1绕着膝关节转轴3-3转动。机器人足底3-4内安装有触地传感器，能够在着地时向控制系统反馈电信号。

仿生机器人身体上安装有控制器与驱动器，线路将髋关节动力机构1-8、膝关节动力机构2-14与机器人身体上的驱动器连接，控制器通过接收足底3-4的触地信息，实时更改控制策略，将指令以弱电形式发送给驱动器，驱动器通过强电控制髋关节动力机构1-8与膝关节动力机构2-14，进而驱动强电控制髋关节动力机构1-8与膝关节动力机构2-14的运动端按照指令转动，髋关节动力机构1-8的运动端动作，实现髋关节外壳1-0和膝关节外壳2-0相对转动；膝关节动力机构2-14的运动端动作，实现膝连杆2-7拉伸运动，从而带动小腿3-1绕大腿3-0摆动。所述的控制器可以使用研华mio-5251工控机，所述驱动器可以使用copley公司的acj-055-18型驱动器，当然这仅仅是本实施例所采用的，不限于此。

通过本发明各个壳体机构以及密封的设置，使得二自由度仿生机器人腿能够在雨雪天气正常工作，延长了电子设备的使用寿命，增强了机器人的运动能力，降低了机器人损坏的几率具有更广泛的使用场合。