腿部机构及人形机器人的制作方法

本实用新型属于机器人技术领域，更具体地说，是涉及一种腿部机构及人形机器人。

背景技术：

在机器人领域，尤其是仿人型双足机器人，腿部的重量分配是影响机器人性能的一个重要因素。单腿通常有六个自由度，其中髋部具有三个自由度、膝处具有一个自由度、踝部具有两个自由度，其结构的整体布局紧凑性、关节集成度以及通用性也是比较关键的。目前的市面上双足机器人由于其驱动关节的传统布置方式，例如膝关节的驱动关节通常是直接放置在膝关节处，再如脚踝的驱动关节通常直接放置在脚踝处，使得腿部重量普遍较大，导致其质心距离地面的高度较低，腿部结构的转动惯量偏大，这样导致腿部关节驱动力的要求就会变高。驱动力的变高也同时带来驱动关节重量的增大，最终会影响机器人整体的行走速度和控制稳定性等性能。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的在于提供一种腿部机构及人形机器人，以解决现有技术中存在的腿部结构质心较低、所需的驱动力较高的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种腿部机构，包括：

髋关节驱动机构，包括u形连接件、固定于所述u形连接件的底部且用于驱动所述u形件旋转的髋旋转舵机、固定于所述u形连接件的其中一个侧部且用于驱动大腿结构件侧摆的髋侧摆舵机以及设于所述u形连接件内且用于驱动所述大腿结构件前摆的髋前摆舵机；

大腿结构件，连接于所述髋前摆舵机；

小腿结构件，转动连接于所述大腿结构件；

脚板结构件，活动连接于所述小腿结构件；

膝关节驱动机构，设于所述大腿结构件上且用于驱动所述小腿结构件相对所述大腿结构件转动；以及

脚踝驱动机构，用于驱动所述脚板结构件相对所述小腿结构件转动。

在一个实施例中，所述u形连接件包括u形底部以及分别连接于所述u形底部的两个u形侧部，所述u形底部和两个所述u形侧部围合形成一个u形空间，所述髋旋转舵机固定于所述u形底部的背向所述u形空间一侧，所述髋侧摆舵机固定于其中一个所述u形侧部的背向所述u形空间一侧，所述髋前摆舵机设于所述u形空间内。

在一个实施例中，所述髋旋转舵机包括髋旋转电机、用于检测所述髋旋转电机的转动角度的髋旋转编码器、连接于所述髋旋转电机且用于减速的髋旋转减速器以及连接于所述髋旋转减速器的髋旋转输出轴，所述髋旋转输出轴中空设置，且所述髋旋转减速器、所述髋旋转电机及所述髋旋转编码器沿所述髋旋转输出轴的轴向依次设置在所述髋旋转输出轴的外周。

在一个实施例中，所述髋侧摆舵机包括髋侧摆电机、髋侧摆减速器以及连接所述髋侧摆电机和所述髋侧摆减速器的髋侧摆传动组件，所述髋侧摆电机和所述髋侧摆减速器均固定于所述u形侧部，且所述髋侧摆减速器的输出端与所述髋前摆舵机连接。

在一个实施例中，两个所述u形侧部分别为第一u形侧部和第二u形侧部，所述第一u形侧部开设有第一安装孔，所述髋侧摆减速器穿过所述第一安装孔与所述髋前摆舵机连接，所述第二u形侧部开设有第二安装孔，所述第二安装孔内设有用于支撑所述髋前摆舵机以使所述髋前摆舵机转动连接于所述第二u形侧部的髋前摆支撑组件。

在一个实施例中，所述膝关节驱动机构包括膝关节舵机和膝关节连杆组件，所述膝关节舵机固定于所述大腿结构件的中部且用于驱动所述大腿结构件转动，所述膝关节连杆组件的其中一端转动连接于所述膝关节舵机的表面，所述膝关节连杆组件的另一端转动连接于所述小腿结构件；与所述膝关节舵机的输出轴垂直的平面为参考平面，所述膝关节舵机的输出轴在所述参考平面上的投影点、所述膝关节连杆组件与所述膝关节舵机连接处的转动轴在所述参考平面上的投影点、所述膝关节连杆组件与所述小腿结构件连接处的转动轴在所述参考平面上的投影点、所述大腿结构件和所述小腿结构件连接处的转动轴在所述参考平面上的投影点依次连接成四边形。

在一个实施例中，所述大腿结构件具有用于放置所述膝关节舵机的舵机腔，所述舵机腔具有供所述膝关节舵机放入的安装开口，所述舵机腔与所述安装开口正对的底壁用于与所述舵机腔的所述关节舵机的输出轴固定连接。

在一个实施例中，所述膝关节舵机的外周向外延伸形成有延伸端，所述膝关节连杆组件转动连接于所述延伸端，所述大腿结构件开设有用于在安装所述膝关节舵机时避让所述延伸端的避让口，所述避让口与所述安装开口连通设置，所述避让口处盖设有补强板，所述补强板固定于所述大腿结构件上。

在一个实施例中，所述脚踝驱动机构包括脚踝舵机、脚踝摇摆件以及脚踝连杆组件，所述脚踝摇摆件转动连接于所述大腿结构件，所述脚踝连杆组件的其中一端转动连接于所述脚踝摇摆件，所述脚踝连杆组件的另一端活动连接于所述脚板结构件，所述脚踝关节舵机固定于所述大腿结构件且用于驱动所述脚踝摇摆件运动。

在一个实施例中，所述脚踝舵机包括脚踝电机、脚踝减速器以及连接所述脚踝电机和所述脚踝减速器的脚踝传动组件，所述脚踝电机固定于所述大腿结构件的中部，所述脚踝减速器固定于所述大腿结构件靠近所述小腿结构件的一端，且所述小腿结构件相对所述大腿结构件转动的转动轴与所述脚踝减速器的输出轴同轴设置。

在一个实施例中，所述大腿结构件具有用于放置所述脚踝电机的电机腔，所述电机腔设于所述舵机腔和所述脚踝摇摆件之间。

在一个实施例中，所述脚踝驱动机构的数量为两个，两个所述脚踝摇摆件设于所述小腿结构件的相对两侧，两个所述脚踝连杆组件靠近所述脚板结构件的端部分别设于所述小腿结构件靠近所述脚板结构件的端部的两侧。

在一个实施例中，所述脚踝连杆组件万向转动连接于所述脚板结构件，所述大腿结构件万向转动连接于所述脚板结构件。

本实用新型还提供一种人形机器人，包括上述的腿部机构。

在一个实施例中，所述人形机器人还包括头部结构件、腰部框架以及用于驱动所述头部结构件旋转的头部舵机，所述头部舵机固定于所述腰部框架，所述腿部机构的数量为两个，且两个所述腿部机构均固定于所述腰部框架。

本实用新型提供的腿部机构及人形机器人的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型腿部机构包括髋关节驱动机构、大腿结构件、小腿结构件、脚板结构件、膝关节驱动机构和脚踝驱动机构，大腿结构件、小腿结构件和脚板结构件依次连接。髋关节驱动机构包括髋旋转舵机、髋侧摆舵机和髋前摆舵机，分别用于实现髋关节的旋转、侧摆和前摆，且髋旋转舵机、髋侧摆舵机和髋前摆舵机均集成于u形连接件上，无需设置在大腿结构件上，可以提高腿部机构的质心；膝关节驱动机构设于大腿结构件，相比于设置在膝关节处，也可以相应提高腿部机构的质心，从而可以减小腿部机构及人形机器人所需的驱动力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的腿部机构的立体结构图；

图2为本实用新型实施例提供的腿部机构的爆炸结构图；

图3为本实用新型实施例提供的髋关节驱动机构的立体结构图；

图4为本实用新型实施例提供的髋旋转舵机的立体结构图；

图5为本实用新型实施例提供的u形连接件的立体结构图；

图6为本实用新型实施例提供的部分髋关节驱动机构的侧视图；

图7为本实用新型实施例提供的髋前摆支撑组件的剖视图；

图8为本实用新型实施例提供的舵机框架的立体结构图；

图9为本实用新型实施例提供的髋前摆支撑组件的剖视图；

图10为本实用新型实施例提供的膝关节驱动机构、大腿结构件、小腿结构件和脚板结构件的立体结构图；

图11为图10的侧视图；

图12为本实用新型实施例提供的大腿结构件的立体结构图；

图13为本实用新型实施例提供的膝关节舵机的立体结构图；

图14为本实用新型实施例提供的腿部机构在膝关节舵机处的剖视图；

图15为本实用新型实施例提供的膝关节连杆组件的剖视图；

图16为本实用新型实施例提供的大腿结构件和小腿结构件连接处的剖视图；

图17为本实用新型实施例提供的脚踝驱动机构、大腿结构件、小腿结构件和脚板结构件的立体结构图；

图18为图17的侧视图；

图19为图18中沿a-a线的剖视图；

图20为本申请实施例提供的人形机器人的立体结构图。

其中，图中各附图标记：

100-腿部机构；

1-髋关节驱动机构；11-髋旋转舵机；111-髋旋转电机；112-髋旋转编码器；113-髋旋转减速器；114-髋旋转输出轴；1141-空心轴；1142-旋转盘；12-髋侧摆舵机；121-髋侧摆电机；1211-电机本体；12111-电机外壳；121111-筒状周壁；121112-电机端盖；121113-环形盖；121114-内筒部；121115-轴承端盖；12112-定子；12113-转子；12114-第一转轴组件；121141-电机轴；121142-转接轴；121143-髋侧摆轴承；121144-电机内挡圈；121145-电机外挡圈；1212-髋侧摆编码器；1213-编码器盖；122-髋侧摆传动组件；1221-第一带轮；1222-第二带轮；1223-同步带；1224-张紧轮；123-髋侧摆减速器；1230-调节孔；124-调节板；1240-弧形槽；125-调节紧固件；13-髋前摆舵机；131-舵机框架；1311-凸台；14-u形连接件；141-第一u形侧部；1410-第一安装孔；142-第二u形侧部；1420-第二安装孔；1421-第二凸缘；143-u形底部；1431-第一底层；1432-第二底层；15-髋前摆支撑组件；151-外圈组件；1510-第一环槽；1511-外圈本体；15111-第一凸缘；1512-第一紧固件；152-内圈组件；1520-第二环槽；1521-第一内圈；1522-第二内圈；15221-环形台阶；1523-第二紧固件；153-髋前摆支撑轴承；

2-大腿结构件；201-舵机腔；202-安装开口；203-避让口；204-电机腔；21-安装平面；22-大腿叉形部；23-补强板；24-控制盖；25-膝关节支撑组件；251-轴承外座；2510-第三环槽；252-轴承外圈压环；253-轴承内圈压环；2530-第四环槽；254-轴承内座；255-膝关节支撑轴承；26-支撑侧部；

3-小腿结构件；31-第二连接部；32-第三u形叉；

4-脚板结构件；41-第二u形叉；42-第四u形叉；

5-膝关节驱动机构；51-膝关节舵机；511-膝关节电机；512-膝关节减速器；513-膝关节编码器；514-控制组件；515-膝关节后盖；516-延伸端；5161-第一连接部；52-膝关节连杆组件；521-连杆本体；522-膝关节球状轴承；523-连杆接头；524-膝关节销轴组件；5241-销轴本体；5242-销轴螺栓；53-第二转轴组件；531-转轴本体；532-轴承外挡圈；533-轴承内挡圈；534-膝关节转动轴承；

6-脚踝驱动机构；61-脚踝舵机；611-脚踝电机；612-脚踝传动组件；613-脚踝减速器；62-脚踝摇摆件；621-第五u形叉；63-脚踝连杆组件；631-第一u形叉；632-脚踝球状轴承；65-第一十字轴万向节；66-第二十字轴万向节；67-脚踝销轴组件；

200-头部结构件；300-腰部框架；400-头部舵机。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

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间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

现对本实用新型实施例提供的腿部机构1进行说明。

请参阅图1至图3，在本申请的其中一个实施例中，腿部机构1包括髋关节驱动机构1、大腿结构件2、小腿结构件3、脚板结构件4、膝关节驱动机构5和脚踝驱动机构6。髋关节驱动机构1包括u形连接件14、髋旋转舵机11、髋侧摆动舵机12和髋前摆舵机13。髋旋转舵机11固定于u形连接件14，具体地，髋旋转舵机11的输出端固定于u形连接件14，且用于驱动u形连接件14旋转，从而实现腿部机构1髋关节的旋转运动。髋侧摆舵机12固定于u形连接件14，具体地，髋侧摆舵机12的不动端固定于u形连接件14，髋侧摆舵机12的输出端固定于髋前摆舵机13，且用于驱动髋前摆舵机13转动，从而可以实现腿部机构1髋关节的侧摆运动。髋前摆舵机13设于u形连接件14的内部，且其输出端连接于大腿结构件2，用于驱动大腿结构件2前摆，从而可以实现腿部机构1髋关节的前摆运动。这样，可以将髋旋转舵机11、髋侧摆舵机12和髋前摆舵机13均集成于u形连接件14，无需将髋关节的驱动机构设置在大腿结构件2上，将髋关节旋转、侧摆、前摆三个自由度的机构均集成于u形连接件14，可以提高腿部机构1的质心。小腿结构件3的一端转动连接于大腿结构件2，小腿结构件3的另一端活动连接于脚板结构件4。膝关节驱动机构5用于驱动小腿结构件3相对大腿结构件2转动，膝关节驱动机构5设置于大腿结构件2上，与传统设计相比，膝关节驱动机构5无需设置在大腿结构件2和小腿结构件3的连接处，可以提高腿部机构1的质心。脚踝驱动机构6用于驱动脚板结构件4相对小腿结构件3旋转，脚踝驱动机构6可以设置在大腿结构件2或者小腿结构件3上，或者部分设置在大腿结构件2，部分设置在小腿结构件3上此处不作限定，脚踝驱动机构6无需设置在小腿结构件3和脚板结构件4之间，也可以提高腿部机构1的质心。

上述实施例中的腿部机构1，包括髋关节驱动机构1、大腿结构件2、小腿结构件3、脚板结构件4、膝关节驱动机构5和脚踝驱动机构6，大腿结构件2、小腿结构件3和脚板结构件4依次连接。髋关节驱动机构1包括髋旋转舵机11、髋侧摆舵机12和髋前摆舵机13，分别用于实现髋关节的转动、侧摆和前摆，且髋旋转舵机11、髋侧摆舵机12和髋前摆舵机13均集成于u形连接件14上，无需设置在大腿结构件2上，可以提高腿部机构1的质心；膝关节驱动机构5设于大腿结构件2，相比于设置在膝关节处，也可以相应提高腿部机构1的质心，从而可以减小腿部机构1及人形机器人所需的驱动力。

可选地，髋旋转舵机11的输出轴、髋侧摆舵机12的输出轴、髋前摆舵机13的输出轴两两正交设置，使髋关节驱动机构1为三自由度正交驱动机构，以实现腿部机构1的旋转运动、侧摆运动和前摆运动。

在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图3及图5，u形连接件14包括u形底部143和两个u形侧部，两个u形侧部分别连接在u形底部143的两侧，u形底部143和两个u形侧部围成有u形空间。髋旋转舵机11固定于u形底部143的背向u形空间一侧，结合图3，u形连接件14倒扣设置，髋旋转舵机11设于u形连接件14的上方。髋侧摆舵机12固定于其中一个u形侧部，髋前摆舵机13则设于u形空间内，使髋旋转舵机11、髋侧摆舵机12和髋前摆舵机13合理地分布在u形连接件14上。

在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图4，髋旋转舵机11包括髋旋转电机111、髋旋转编码器112、髋旋转减速器113和髋旋转输出轴114。髋旋转减速器113连接于髋旋转电机111且用于对髋旋转电机111减速，髋旋转编码器112用于检测髋旋转输出轴114的转动角度，并反馈至控制系统。髋旋转输出轴114中空设置，且由髋旋转减速器113的输出端驱动旋转，髋旋转减速器113、髋旋转电机111和髋旋转编码器112轴向依次设置在髋旋转输出轴114的外周，即髋旋转减速器113和髋旋转编码器112分别设置在髋旋转电机111的两端。髋旋转输出轴114空心设置，使得线缆可以从髋旋转舵机11的中心穿过，线缆无需从外部穿过，可以更好的保护线缆，而且髋旋转舵机11在工作时，线缆位于其转动中心，线缆不会在内部扭转。髋旋转电机111的具体结构此处不作限定。

可选地，髋旋转输出轴114包括空心轴1141和旋转盘1142，旋转盘1142由空心轴1141的一端径向向外旋转而成，旋转盘1142靠近u形连接件14的u形底部143设置，旋转盘1142的设置使得u形底部143更容易与髋旋转输出轴114固定连接。其中，旋转盘1142可通过螺钉等紧固件与u形底部143固定连接。

在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图5，在u形连接件14中，u形底部143包括第一底层1431和第二底层1432，第一底层1431和第二底层1432的两侧呈弧形连接，使得第一底层1431和第二底层1432之间镂空设置，这样，一是可以增强u形底部143的强度，二是不会过度增加u形连接件14的重量，三是穿过髋旋转舵机11的线缆可以从镂空空间处引出。其中，第一底层1431设于u形连接件14的外侧，髋旋转输出轴114固定连接于第一底层1431。

可选地，两个u形侧部分别为第一u形侧部141和第二u形侧部142，第一u形侧部141开设有第一安装孔1410，髋前摆舵机13的两端架设于第一u形侧部141和第二u形侧部142之间。第一u形侧部141开设有第一安装孔1410，髋侧摆舵机12可以从第一安装孔1410伸入u形空间内，且与髋前摆舵机13连接，从而驱动髋前摆舵机13相对u形连接件14旋转。可选地，髋前摆舵机13转动连接于第一安装孔1410中；或者，髋前摆舵机13的舵机框架131延伸至第一安装孔1410内，且转动连接于第一u形侧部141；或者，髋前摆舵机13的舵机框架131通过髋前摆支撑组件15转动连接于第一u形侧部141。第二u形侧部142开设有第二安装孔1420，第二安装孔1420内设有髋前摆支撑组件15，髋前摆舵机13通过髋前摆支撑组件15转动连接于第二u形侧部142。

在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图6，髋侧摆舵机12包括髋侧摆电机121、髋侧摆减速器123和髋侧摆传动组件122，髋侧摆电机121和髋侧摆减速器123均固定于第一u形侧部141，且髋侧摆减速器123的输出端伸入第一安装孔1410且与髋前摆舵机13连接，从而驱动髋前摆舵机13进行侧摆运动。髋侧摆传动组件122用于连接髋侧摆电机121和髋侧摆减速器123，从而将髋侧摆舵机12的动力部分和减速部分分离设置，可以减小髋侧摆舵机12的轴向长度。

可选地，髋侧摆传动组件122为带轮组件，髋侧摆传动组件122包括第一带轮1221、第二带轮1222和同步带1223，第一带轮1221的轮心与髋侧摆电机121的输出轴固定连接，第二带轮1222的轮心与髋侧摆减速器123的输入轴固定连接，同步带1223绕设于第一带轮1221和第二带轮1222上，在髋侧摆电机121工作时，第一带轮1221旋转，通过同步带1223带动第二带轮1222旋转，从而使髋侧摆减速器123工作，驱动髋前摆舵机13转动。在其他实施例中，髋侧摆传动组件122也可为链轮组件、齿轮组件等。髋侧摆传动组件122还包括张紧轮1224，张紧轮1224紧贴于同步带1223设置，从而可以张紧同步带1223，防止同步带1223在工作时滑移。其中，张紧轮1224转动连接于髋侧摆减速器123的外表面，这样，张紧轮1224不会额外占用u形连接件14的安装空间，直接连接于髋侧摆减速器123上，使得髋关节驱动机构1的集成度更高。

可选地，髋侧摆减速器123的外表面可拆卸连接有调节板124，调节板124和张紧轮1224设于髋侧摆减速器123的同一个端面，张紧轮1224转动连接于调节板124上，通过改变调节板124的位置，可以改变张紧轮1224的位置，调节同步带1223的松紧程度，便于后期对带轮组件的维护。其中，调节板124可通过螺钉、螺栓等调节紧固件125固定于髋侧摆减速器123上，使得调节板124方便拆卸。

请参阅图6，髋侧摆减速器123的表面开设有多个调节孔1230，多个调节孔1230以髋侧摆减速器123的中心为中心周向分布，调节板124上开设有弧形槽1240，弧形槽1240的中心轴和髋侧摆减速器123的中心轴重合设置，使弧形槽1240也以髋侧摆减速器123的中心为中心周向延伸设置，而且弧形槽1240和部分调节孔1230相正对，使调节紧固件125穿过弧形槽1240并连接于调节孔1230，从而将调节板124固定于髋侧摆减速器123上。调节板124可沿调节孔1230的周向排布方向移动自身的位置，相应地，张紧轮1224也可随调节板124移动，以改变同步带1223的松紧度。调节板124的外廓也可呈弧形，其内部的弧形槽12402使调节板124呈环状，尽可能地缩减调节板124所需的材料，减轻调节板124的重量。

在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图7，髋侧摆电机121包括电机本体1211、固定于电机本体1211一端的髋侧摆编码器1212以及盖设于髋侧摆编码器1212上的编码器盖1213。电机本体1211包括电机外壳12111、定子12112、转子12113以及第一转轴组件12114，定子12112、转子12113和第一转轴组件12114设于电机外壳12111内，定子12112固定于电机外壳12111，转子12113设于定子12112的内部，髋侧摆电机121在工作时，定子12112产生励磁磁场，在励磁磁场的作用下驱动转子12113旋转。第一转轴组件12114与转子12113固定连接，通过第一转轴组件12114输出髋侧摆电机121的旋转运动。电机外壳12111包括筒状周壁121111和电机端盖121112，电机端盖121112固定于筒状周壁121111的一端，髋侧摆编码器1212固定于该电机端盖121112的外侧。

可选地，筒状周壁121111的内壁具有内筒部121114，且筒状周壁121111背向电机端盖121112的一端和内筒部121114背向电机端盖121112的一端通过环形盖121113连接。第一转轴组件12114包括电机轴121141、转接轴121142和髋侧摆轴承121143，电机轴121141与转子12113固定连接，且电机轴121141设于内筒部121114的外部，转接轴121142和髋侧摆轴承121143设于内筒部121114的内部，无需设于第一转轴组件12114的两端，可以使电机的整体结构更加紧凑。转接轴121142的一端伸出内筒部121114与电机轴121141固定连接，另一端连接于髋侧摆传动组件122。髋侧摆轴承121143用于支撑转接轴121142，髋侧摆轴承121143的外圈与内筒部121114的内壁过盈配合，髋侧摆轴承121143的内圈与转接轴121142的外壁过盈配合。髋侧摆轴承121143的数量可选为两个，两个髋侧摆轴承121143之间设有用于止挡髋侧摆轴承121143内圈的电机内挡圈121144以及用于止挡髋侧摆轴承121143外圈的电机外挡圈121145。内筒部121114背向髋侧摆编码器1212一端的开口处还可盖设轴承端盖121115，用于在轴向方向上止挡髋侧摆轴承121143，转接轴121142穿过轴承端盖121115与髋侧摆传动组件122连接。

可选地，请参阅图8，髋前摆舵机13固定于舵机框架131中，舵机框架131呈筒状，且舵机框架131的外周面上凸起设有两个凸台1311，其中一个凸台1311用于与髋侧摆减速器123连接，另一个凸台1311用于与髋前摆支撑组件15连接，具体可选为与髋前摆支撑组件15的第二内圈1522固定连接。舵机框架131可呈镂空状，一是可以减轻舵机框架131的重量，二是使髋前摆舵机13更容易散热。髋前摆舵机13的具体结构此处不作限定。

在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图9，髋前摆支撑组件15包括外圈组件151、内圈组件152和髋前摆支撑轴承153。外圈组件151固定在第二u形侧部142上，内圈组件152与髋前摆舵机13固定连接，髋前摆支撑轴承153设于内圈组件152和外圈组件151之间，以实现髋前摆舵机13与u形连接件14的转动连接。外圈组件151固定在第二安装孔1420周圈，外圈组件151与第二u形侧部142共同形成第一环槽1510，外圈组件151上也可直接形成第一环槽1510。内圈组件152则具有第二环槽1520。髋前摆支撑轴承153的外圈设于第一环槽1510内，髋前摆支撑轴承153的内圈设于第二环槽1520内，使得内圈组件152能够相对外圈组件151旋转，从而实现髋前摆舵机13相对u形连接件14的旋转。

可选地，请参阅图9，外圈组件151包括外圈本体1511和第一紧固件1512，外圈本体1511固定于第二u形侧部142上，第一紧固件1512用于将外圈本体1511固定在第二u形侧部142上。外圈本体1511可固定在第二u形侧部142的背向u形空间一侧，且固定于第二安装孔1420的周圈，外圈本体1511具有伸入第二安装孔1420内的第一凸缘15111，第二安装孔1420靠近髋前摆舵机13的一侧径向延伸有第二凸缘1421，第一凸缘15111的侧面、第二安装孔1420的内壁、第二凸缘1421的侧壁共同形成第一环槽1510。内圈组件152包括第一内圈1521、第二内圈1522和第二紧固件1523，第二紧固件1523可将第一内圈1521和第二内圈1522相互固定，第二内圈1522的表面具有环形台阶15221，第一内圈1521面向第二内圈1522的一侧与环形台阶15221共同组成第二环槽1520，第一环槽1510和第二环槽1520相正对，以容纳髋前摆支撑轴承153，且对髋前摆支撑轴承153的外圈和内圈均具有止挡作用。在其他实施例中，内圈组件152仅包括第一内圈1521和第二内圈1522，且第一内圈1521和第二内圈1522一体成型，第一内圈1521或者第二内圈1522上具有第二环槽1520。第一紧固件1512和第二紧固件1523可为螺钉、销钉等紧固件。

可选地，请参阅图12，大腿结构件2靠近髋关节驱动机构1的一端具有两个平行设置的支撑侧部26，髋前摆舵机13的输出端固定连接于其中一个支撑侧部26，使髋关节驱动机构1能够驱动大腿结构件2，髋前摆舵机13的另一端通过轴承等支撑于另一个支撑侧部26。

在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图10及图11，膝关节驱动机构5包括膝关节舵机51和膝关节连杆组件52，膝关节舵机51设于大腿结构件2的中部且用于驱动大腿结构件2旋转，大腿结构件2的一端转动连接于小腿结构件3，膝关节连杆组件52的两端分别转动连接于膝关节舵机51和小腿结构件3。在膝关节舵机51工作时，大腿结构件2转动，大腿结构件2的转动同时带动小腿结构件3和膝关节连杆组件52旋转，使膝关节驱动机构5形成四杆机构，从而使设于大腿结构件2中部的膝关节舵机51能够驱动小腿结构件3相对大腿结构件2转动，而无需将膝关节舵机51设置在大腿结构件2和小腿结构件3的连接处。更具体地，假设与膝关节舵机51的输出轴垂直的平面为参考平面，膝关节舵机51输出轴在参考平面上的投影点a、膝关节连杆组件52与膝关节舵机51连接处的转动轴在参考平面上的投影点b、膝关节连杆组件52与小腿结构件3连接处的转动轴在参考平面上的投影点c、大腿结构件2和小腿结构件3连接处的转动轴在参考平面上的投影点d依次连接呈四边形。其中，连杆ab为固定杆，在a点的膝关节舵机51工作时，连杆ad、cd、bc均随之转动，这样，膝关节舵机51设置在大腿结构件2的中部，也可以带动连杆ad转动，即可以带动小腿结构件3转动。如此，膝关节舵机51设置在大腿结构件2的中部，可以带动小腿结构件3旋转，而无需设置在大腿结构件2和小腿结构件3的连接处(膝关节处)，可以提高腿部机构1的质心。

在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图12，大腿结构件2具有用于放置膝关节舵机51的舵机腔201，舵机腔201设于大腿结构件2的中部。舵机腔201的侧壁可呈镂空状，可以减轻大腿结构件2的重量。舵机腔201与膝关节舵机51的形状相适配，呈圆筒形，且舵机腔201的其中一端具有安装开口202，膝关节舵机51从安装开口202处装入舵机腔201中。舵机腔201与安装开口202正对的底壁与膝关节舵机51的输出轴固定连接，使膝关节舵机51能够带动大腿结构件2转动。

可选地，请参阅图13，膝关节舵机51的外周向外延伸形成有延伸端516，膝关节连杆组件52的一端铰接于延伸端516。为了使具有延伸端516的膝关节舵机51能够顺利安装至舵机腔201中，大腿结构件2在舵机腔201的侧壁开设有避让口203，避让口203与安装开口202连通设置，使膝关节舵机51进入舵机腔201的同时，延伸端516通过避让口203装配至舵机腔201的中部。在其他实施例中，延伸端516与膝关节舵机51分体设置，大腿结构件2可仅在舵机腔201的中部设置避让口203，避让口203不与安装开口202连通，在膝关节舵机51安装至舵机腔201之后，再将延伸端516穿过避让口203固定至膝关节舵机51。

其中，请参阅图10，在大腿结构件2在舵机腔201的侧壁开设有与安装开口202连通设置的避让口203时，避让口203处盖设有补强板23，补强板23固定于大腿结构件2上，且用于增加大腿结构件2的强度，防止大腿结构件2在避让口203处产生变形。其中，补强可呈弧形，通过螺钉等紧固件固定于大腿结构件2上。

在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图10及图12，大腿结构件2上具有安装平面21，安装平面21上固定有控制板，控制板可用于控制机器人腿部结构各个舵机的运动，控制板设于大腿结构件2上，可充分利用大腿结构件2的安装空间，尽可能使机器人腿部结构小型化。控制板上盖设有控制盖24，用于保护控制板。

在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图12至图14，安装开口202处设有膝关节支撑组件25，使膝关节舵机51背向其输出轴一端支撑于安装开口202中。膝关节支撑组件25包括膝关节支撑轴承255、轴承外座251、轴承外圈压环252、轴承内座254和轴承内圈压环253。轴承外座251固定于安装开口202内，轴承外圈压环252固定在轴承外座251上，轴承外圈压环252和轴承外座251之间具有第三环槽2510，膝关节支撑轴承255的外圈设于第三环槽2510中，膝关节支撑轴承255的外圈的两侧分别抵接于第三环槽2510的两相对内壁，即轴承外座251的其中一个侧壁和轴承外圈压环252的其中一个侧壁。轴承内座254固定连接于膝关节舵机51，轴承内圈压环253固定连接于轴承内座254，轴承内圈压环253和轴承内座254之间具有第四环槽2530，膝关节支撑轴承255的内圈设于第四环槽2530中，膝关节支撑轴承255的内圈的两侧分别抵接于第四环槽2530的两相对内壁，即轴承内座254的其中一个侧壁和轴承内圈压环253的其中一个侧壁。

在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图13及图14，膝关节舵机51包括膝关节电机511、用于减速的膝关节减速器512、用于检测膝关节电机511的角位移的膝关节编码器513以及用于控制膝关节电机511的控制组件514。可选地，控制组件514、膝关节编码器513、膝关节电机511以及膝关节减速器512沿膝关节舵机51的轴向依次排列，膝关节减速器512的输出端固定连接于舵机腔201的底壁。膝关节电机511的具体结构此处不作限定。

可选地，膝关节舵机51的背向膝关节减速器512一端设有膝关节后盖515，膝关节后盖515盖设在控制组件514上，且膝关节支撑组件25的轴承内座254可固定于膝关节后盖515上。

在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图15，膝关节连杆组件52与膝关节舵机51连接的一端设有膝关节球状轴承522，膝关节连杆组件52通过膝关节球状轴承522与膝关节舵机51转动连接。膝关节球状轴承522的设置使得膝关节连杆组件52即使相对参考平面偏转时，也能够相对膝关节舵机51转动，防止膝关节连杆组件52的端部被卡住。更具体地，膝关节连杆组件52包括连杆本体521、连接于连杆本体521一端的膝关节球状轴承522以及连接于连杆本体521另一端的连杆接头523。膝关节舵机51的延伸端516具有两个相互平行的第一连接部5161，膝关节球状轴承522伸入第一连接部5161设置，小腿结构件3具有两个相互平行的第二连接部31，连杆接头523远离连杆本体521一端伸入两个第二连接部31之间设置。第一连接部5161和膝关节球状轴承522、第二连接部31和连杆接头523均通过膝关节销轴组件524转动连接，以实现膝关节连杆组件52与膝关节舵机51的转动连接、膝关节连杆组件52与小腿结构件3的转动连接。膝关节销轴组件524的具体结构此处不作限定，可包括销轴本体5241以及固定于销轴本体5241的销轴螺栓5242。

在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图16，大腿结构件2和小腿结构件3通过第二转轴组件53转动连接，第二转轴组件53包括转轴本体531、膝关节转动轴承534、轴承外挡圈532和轴承内挡圈533。转轴本体531穿过大腿结构件2和小腿结构件3，膝关节转动轴承534支撑于转轴本体531的外周，轴承外挡圈532用于止挡膝关节转动轴承534的外圈，轴承内挡圈533用于止挡膝关节转动轴承534的内圈，使大腿结构件2和小腿结构件3通过膝关节转动轴承534转动连接。轴承外挡圈532固定于转轴本体531的一端，轴承内挡圈533夹设于小腿结构件3和膝关节转动轴承534的内圈之间。

可选地，大腿结构件2的端部具有大腿叉形部22，小腿结构件3部分伸入大腿叉形部22中，转轴本体531依次穿过大腿叉形部22和小腿结构件3设置，膝关节转动轴承534、轴承外挡圈532和轴承内挡圈533的数量均为两个，均分别设置在转轴本体531的两端。膝关节转动轴承534设置于转轴本体531的端部，且轴承外挡圈532固定于大腿叉形部22中，轴承内挡圈533夹设于膝关节转动轴承534的内圈和小腿结构件3之间。在其他实施例中，小腿结构件3具有小腿叉形部，大腿结构件2一端伸入小腿叉形部中。

在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图17及图18，脚踝驱动机构6包括脚踝舵机61、脚踝摇摆件62以及脚踝连杆组件63，脚踝舵机61固定于大腿结构件2上，且脚踝舵机61用于驱动脚踝摇摆件62摆动，脚踝摇摆件62转动连接于大腿结构件2，脚踝连杆组件63的其中一端转动连接于脚踝摇摆件62，脚踝连杆组件63的另一端活动连接于脚板结构件4。当脚踝摇摆件62摇摆时，脚踝连杆组件63和脚板结构件4相应转动，通过设置在大腿结构件2上的脚踝舵机61即可带动脚板结构件4相对小腿结构件3转动，无需将脚踝驱动机构6设置在脚板结构件4和小腿结构件3的连接处，提高腿部结构的质心，从而可以减小所需的驱动力。由于小腿结构件3和脚踝连杆组件63均与脚板结构件4活动连接，这样，脚板结构件4在与外界物体接触时，也可以自行转动，不会对小腿结构件4和脚踝连杆组件63产生反向作用力。

可选地，请参阅图19，脚踝驱动机构6包括脚踝电机611、脚踝减速器613和脚踝传动组件612，脚踝电机611和脚踝减速器613通过脚踝传动组件612连接，脚踝电机611可包括电机、编码器等，脚踝电机611的输出端连接于脚踝传动组件612的输入端，脚踝传动组件612的输出端连接于脚踝减速器613，脚踝摇摆件62连接于脚踝减速器613的输出端，从而带动脚踝摇摆件62运动。脚踝传动组件612可选为带轮组件。脚踝电机611固定于大腿结构件2的中部，脚踝减速器613固定在大腿结构件2的靠近小腿结构件3的端部，即大腿结构件2和小腿结构件3的转动连接处，且小腿结构件3和大腿结构件2的转动轴和脚踝减速器613的输出轴同轴设置。

需要说明的是，脚踝传动组件612可选为与膝关节传动组件的结构相同，脚踝传动组件612的张紧轮1224可设置于大腿结构件2上。

可选地，髋侧摆编码器1212、膝关节编码器513可选为光电式编码器、磁式编码器、电容式编码器、旋转变压器、电位计等。髋侧摆减速器123、膝关节减速器512、脚踝减速器613可选为谐波减速器、rv减速器、行星减速器、摆线针轮减速器等。

请参阅图12，大腿结构件2上开设有用于放置脚踝电机611的电机腔204，电机腔204设于舵机腔201和脚踝摇摆件62之间，防止与膝关节驱动机构5干涉。

在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图17及图19，脚踝舵机61、脚踝连杆组件63和脚踝摇摆件62的数量均为两个，两个脚踝减速器613分别固定在大腿叉形部22的两个侧部的外侧，脚踝连杆组件63和脚踝摇摆件62相应设置在小腿结构件3的两侧，两个脚踝连杆组件63靠近脚板结构件4的端部分别设于小腿结构件3靠近脚板结构件4的端部的两侧。这样，在两个脚踝舵机61的运动方向相同时，两个脚踝摇摆件62和两个脚踝连杆组件63同步运动，使得脚板结构件4可以实现前摆运动；在两个脚踝舵机61的运动方向相反时，两个脚踝摇摆件62和两个脚踝连杆组件63的运动方向均相反，这样，脚板结构件4的两侧的运动方向也相反，一侧向上运动、一侧向下运动，可以实现脚板结构件4的侧摆运动。

在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图17，脚踝连杆组件63远离脚踝摇摆件62的一端通过第一十字轴万向节65连接于脚板结构件4，小腿结构件3远离脚踝摇摆件62的一端通过第二十字轴万向节66连接于脚板结构件4。这样，在脚板结构件4与地面、桌面等接触表面接触时，即使脚板结构件4倾斜与接触表面接触，也会在第一十字轴万向节65和第二十字轴万向节66的作用下，从倾斜时的线接触逐渐转动至面接触，这样，脚板结构件4不会对与其连接的脚踝连杆组件63和小腿结构件3产生反向推动力。在其他实施例中，脚踝连杆组件63远离脚踝摇摆件62的一端、小腿结构件3远离脚踝摇摆件62的一端也可以通过球轴承等万向连接结构活动连接于脚板结构件4。

在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图17，脚踝连杆组件63远离脚踝摇摆件62的一端设有第一u形叉631，脚板结构件4与脚踝连杆组件63的连接处设有第二u形叉41，第一十字轴万向节65的其中两端连接于第一u形叉631的两个侧部，第一十字轴万向节65的另外两端连接于第二u形叉41的两个侧部，使第一u形叉631的两个侧部和第二u形叉41的两个侧部也呈十字交叉设置，如此，使脚踝连杆组件63和脚板结构件4万向连接。小腿结构件3远离脚踝摇摆件62的一端设有第三u形叉32，脚板结构件4与小腿结构件3的连接处设有第四u形叉42，第二十字轴万向节66的其中两端连接于第三u形叉32的两个侧部，第二十字轴万向节66的另外两端连接于第四u形叉42的两个侧部，使第三u形叉32的两个侧部和第四u形叉42的两个侧部也呈十字交叉设置，如此，使小腿结构件3和脚板结构件4万向连接。

在本实用新型的其中一个实施例中，请参阅图18，脚踝摇摆件62上设有第五u形叉621，脚踝连杆组件63的一端伸入第五u形叉621内，且脚踝连杆组件63通过脚踝销轴组件67与第五u形叉621转动连接。脚踝销轴组件67的具体结构此处不作限定。脚踝连杆组件63伸入第五u形叉621的一端设有脚踝球状轴承632，脚踝销轴组件67穿过脚踝球状轴承632设置。脚踝球状轴承632的设置可以避免脚踝连杆组件63和脚踝摇摆件62的连接处在转动时卡住。在其他实施例中，第五u形叉621也可设置在脚踝连杆组件63的端部，脚踝摇摆件62的端部则伸入第五u形叉621内，并通过脚踝销轴组件67转动连接。脚踝销轴组件67的结构可选为与膝关节销轴组件524的结构相同。

本实用新型还提供一种人形机器人，人形机器人包括上述任一实施例中的腿部机构1。腿部机构1中，髋关节驱动机构1包括髋旋转舵机11、髋侧摆舵机12和髋前摆舵机13，分别用于实现髋关节的转动、侧摆和前摆，且髋旋转舵机11、髋侧摆舵机12和髋前摆舵机13均集成于u形连接件14上，无需设置在大腿结构件2上，可以提高腿部机构1的质心；膝关节驱动机构5设于大腿结构件2，相比于设置在膝关节处，也可以相应提高腿部机构1的质心，从而可以减小人形机器人所需的驱动力。

请参阅图20，人形机器人还包括头部结构件200、腰部框架300和头部舵机400，头部舵机400固定于腰部框架300内，且头部舵机400的输出端连接于头部结构件200，用于驱动头部结构件200旋转。头部舵机400的具体结构此处不作限定。腿部机构1的数量为两个，且两个腿部机构1均固定于腰部框架300。更具体地，两个髋旋转舵机11固定于腰部框架300内，且头部舵机400设于两个髋旋转舵机11之间，使两个腿部机构1相对头部结构件200对称设置。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。