一种仿生机器人的肢节结构的制作方法

本实用新型涉及机器人设备技术领域，特别是涉及一种仿生机器人的肢节结构。

背景技术：

目前发展比较成熟的机器人设计主要两种：轮式机器人和履带式机器人。轮式机器人诸如京东无人快递小车，已有小规模的使用并拥有较好的市场前景，但是相比之下在适应地形方面有较大提升空间；履带式机器人诸如排爆机器人，已经在一些特殊环境的使用(如排爆机器人)，虽然相比轮式机器人在地形适应能力有一定提升，但是也存在着效率低、履带磨损快，其对于一些较为复杂的地形也无能为力。

仿生学是生命科学与机械、材料和信息等工程技术学科相结合的交叉学科，具有鲜明的创新性和应用性。通过对自然界的肢节动物的胸足的研究，可以知道，节肢动物的胸足基本分为基节、转节、股节、胫节和跗节。肢节动物在行进的过程中可以保持与地面的多点接触，因此，基于肢节动物的运动规律，本实用新型提供一种仿生机器人的肢节结构，克服了轮式、履带式爬壁机器人的上述缺点。

技术实现要素：

基于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种仿生机器人的肢节结构，该肢节结构能够为机器人提供更好的抓地力，进一步保证仿生机器人稳定可靠地运行在不同环境的地面上。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种仿生机器人的肢节结构，包括髋关节舵机、仿股节、膝关节舵机、仿生胫节和仿生跗节，所述髋关节舵机安装在仿股节前端，所述膝关节舵机安装在仿股节后端，所述仿生胫节通过膝关节舵机与所述仿股节连接；所述仿生跗节安装在所述仿生胫节上，该仿生跗节包括传动杆、微动开关和足尖，所述传动杆上端穿过仿生胫节底部并伸进仿生胫节内部，其下端伸出仿生胫节外部，所述微动开关设置在传动杆的上端，所述足尖设置在传动杆的下端。

为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，所述仿生胫节顶部设有第一托盘，所述仿股节后端设有第二托盘，所述膝关节舵机两端分别与所述第一托盘和第二托盘连接。

为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，所述仿股节前端设有第三托盘，所述髋关节舵机与该第三托盘连接。

为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，所述仿生胫节为弧形长条状骨架结构，其内部间隔设有多块横接板，每块横接板上均设有通孔。

为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，所述仿生胫节底部设有开口，所述传动杆固定设置在该开口上。

为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，所述足尖为半球体结构，其直径面与所述传动杆连接。

为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，所述足尖表面覆盖有一层橡胶。

为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，所述仿股节的侧面为镂空设计。

为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，所述微动开关位于仿生胫节内部，且与仿生胫节隔离设置。

由此，本实用新型所述的仿生机器人的肢节结构，仿照生物界中的节肢动物的节肢结构，通过舵机与机器人的主控电路的配合操作，行进过程中可以保持与地面的多点接触，保证了机器人的稳定性，同时也大大提升了机器人适应各种复杂地形的能力。再者，本实用新型的足尖处是由一个半球体构成，因该部分需要为机器人提供抓地力，所以本设计使用橡胶对半球体进行覆盖，以获得更大的摩擦力。另外，本实用新型结构简单，且安装便捷灵活、通用性强，适用于作为仿生机器人的肢节结构，特别适用于作为六足仿生机器人的肢节结构。

附图说明

图1为本实用新型的仿生机器人的肢节结构的结构示意图；

图2为本实用新型的仿生机器人的肢节结构的结构示意图；

图3为本实用新型的仿生机器人的肢节结构的结构示意图；

图4为本实用新型的仿生机器人的肢节结构的结构示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域的普通技术人员应能理解其他可能得实施方式以及本实用新型的优点。

请参阅图1至图4。

一种仿生机器人的肢节结构，包括髋关节舵机10、仿股节20、膝关节舵机30、仿生胫节40和仿生跗节50，所述髋关节舵机10安装在仿股节20前端，所述膝关节舵机30安装在仿股节20后端，所述仿生胫节40通过膝关节舵机30与所述仿股节20连接；所述仿生跗节50安装在所述仿生胫节40上。

其中，所述仿生胫节40顶部设有第一托盘41，所述仿股节20后端设有第二托盘21，所述膝关节舵机30两端分别与所述第一托盘41和第二托盘21连接；所述仿股节20前端设有第三托盘22，所述髋关节舵机10与该第三托盘22连接。

本实用新型的髋关节舵机10和膝关节舵机30均采用串行总线数字舵机，串行总线数字舵机是数字舵机的衍生物，与数字舵机需要舵机控制板将所有舵机并联起立不同，串行总线数字舵机之间可以使用一条线首尾相连，这使得连线变得简单整洁，不像数字舵机一样复杂，没有大量的舵机线，会使机器人更加整洁美观。而且串行总线数字能反馈多种信息，如舵机角度位置、电压和温度等；从而使得控制变得更加简单方便，根据每个舵机的id进行指令广播相应的舵机接受到指令后执行指令。

优选地，考虑到机器人的总体重量需要较大扭力的舵机，本实用新型的髋关节舵机10和膝关节舵机30均采用lx-16a串行总线数字舵机，工作电压为7.4～8.5v，启动电流为1a。

如图3所示，本实用新型的仿股节20采用匚型的设计结构，每一面的厚度均为3mm，长度为100mm，在匚型结构的基础上，在仿股节20内测添加了筋结构，强化了三个面的稳固性；仿股节20在和髋关节舵机10、膝关节舵机30组合后，借助了髋关节舵机10、膝关节舵机30坚固的外壳，形成封闭结构，加强了仿股节20的稳固性。考虑到重量的因素，在不牺牲过多稳固性的前提下，将仿股节20三个面进行掏空，从而控制了仿股节20的重量。

如图4所示，本实用新型的仿生胫节40为弧形长条状骨架结构，其内部间隔设有多块横接板42，每块横接板42上均设有通孔。优选地，本实用新型将仿生胫节40进行弯曲45°的设计，使仿生胫节40与地面接触的一段在大部分运动中不会有过大的倾斜，并采取了分层镂空设计，最大限度地减小仿生胫节40的重量。

具体地，本实用新型的仿生跗节50包括传动杆51、微动开关52和足尖53，所述传动杆52上端穿过仿生胫节40底部并伸进仿生胫节40内部，其下端伸出仿生胫节40外部，所述微动开关51设置在传动杆52的上端，所述足尖53设置在传动杆52的下端。

其中，所述仿生胫节40底部设有开口，所述传动杆52固定设置在该开口上，所述微动开关51位于仿生胫节40的内部，且与仿生胫节40隔离设置。

在本实施例中，将提供抓地力的仿生跗节50进行简化，设计一个半球型的足尖53，用橡胶对足尖53的半球面进行覆盖，这使得机器人运动时，有足够的摩擦力进行移动。另外，与足尖53连接的传动杆52，用于触动安装在仿生胫节40中的微动开关51。

所述微动开关51最常应用于鼠标的左右键和滚轮键，特点是键程非常短，只需非常小的力和推动距离就能触发按键，还可添加铁片，利用杠杆原理，使按键更加灵敏，易触发。大多数的微动开关51在侧边设有两个螺丝孔，这就使得微动开关51可以脱离pcb板另行安装。

与现有技术相比，本实用新型所述的仿生机器人的肢节结构，仿照生物界中的节肢动物的节肢结构，通过舵机与机器人的主控电路的配合操作，行进过程中可以保持与地面的多点接触，保证了机器人的稳定性，同时也大大提升了机器人适应各种复杂地形的能力。再者，本实用新型的足尖处是由一个半球体构成，因该部分需要为机器人提供抓地力，所以本设计使用橡胶对半球体进行覆盖，以获得更大的摩擦力。另外，本实用新型结构简单，且安装便捷灵活、通用性强，适用于作为仿生机器人的肢节结构，特别适用于作为六足仿生机器人的肢节结构。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型仿生机器人的肢节结构范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。