一种仿人机器人下肢站立机构的制作方法

本实用新型属于机器人领域，具体涉及一种仿人机器人下肢站立机构。

背景技术：

现有的市场上流行的仿人服务机器人大多不具有下肢运动能力，由于仿人服务机器人的机构及自身重量较大，一般的电机即使在减速器的作用下通过扭矩也很难使机器人具有站立功能，这种装置可以有效的解决这种仿人服务机器人下肢运动的问题，且结构简单，加工生产成本较低。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种仿人机器人下肢站立机构。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种仿人机器人下肢站立机构，包括左腿组件和右腿组件，所述左腿组件和右腿组件分别包括推杆电机、膝关节件、腰部旋转件、钢丝绳、小腿和大腿，

所述钢丝绳的一端固定在推杆电机的电机轴上，所述钢丝绳的另一端依次穿过小腿、膝关节件、大腿后与腰部旋转件固定连接；

所述膝关节件包括本体、膝关节中间件、膝关节轴及设置在膝关节轴两端的深沟球轴承，所述本体的左右两侧设有与深沟球轴承连接的侧板，所述膝关节中间件上设有与膝关节轴配合的内孔，所述膝关节轴穿过内孔后与深沟球轴承配合连接；

所述小腿的上端与本体固定连接，所述大腿的下端与膝关节中间件固定连接，所述大腿的上端与腰部旋转件固定连接。

作为本实用新型的一个优选实施例，所述左腿组件还包括曲柄件，所述推杆电机轴端通过插销与曲柄件的一端连接，所述曲柄件的另一端通过小腿中间杠杆件与小腿固定连接。

作为本实用新型的一个优选实施例，所述腰部旋转件包括腰部本体、腰部中心轴、与腰部中心轴配合的深沟球轴承及腰部承重件，所述腰部中心轴与深沟球轴承连接后再与钢丝绳的另一端固定连接，所述腰部本体的两侧设有用于固定腰部中心轴的上下侧板，所述腰部承重件上设有与腰部中心轴相配合的中心孔，所述腰部承重件的外壁与上下侧板固定连接。

作为本实用新型的一个优选实施例，所述右腿组件中的推杆电机与钢丝绳连接后再与右腿组件中的腰部钢丝绳连接，在右腿组件中的推杆电机伸缩时带动大腿绕膝关节旋转实现装置站立，下坐动作。

作为本实用新型的一个优选实施例，所述左腿组件中的推杆电机分别与左腿组件中的腰部旋转件上的钢丝绳双向连接，形成平行四边形机构，推杆电机在伸缩时限制腰部承重件的运动空间，使腰部承重件时刻保持与大腿连接件相反的运动姿态。

作为本实用新型的一个优选实施例，其特征在于，所述左腿组件和右腿组件分别固定在底板上。

作为本实用新型的一个优选实施例，所述推杆电机内置在电机壳内，所述电机壳包括电机壳上部件和电机壳下部件，所述电机壳上部件和电机壳下部件固定连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型各个构件不同的连接方式和配合实现膝关节一个自由度和腰部的一个自由度，通过右腿的电机的伸缩带动钢丝绳运动，使与右腿钢丝绳连接的钢丝绳连接件一同旋转运动，同时带动左边大腿连接件的旋转运动，左腿的电机为左腿下部分的杠杆件提供动力使杠杆件与左腿钢丝绳连接件通过钢丝绳的连接形成平行四边形机构，使腰部杆件在旋转运动时受到左腿电机的位置限制，达到理想的运动状态。这种仿生站立装置实现了仿人机器人的站立，坐下的运动特性。

本实用新型具有装置简单，目的性强，运动平稳，机构性能稳定，便于装配调整等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或装置技术中的技术方案，下面将对实施例或装置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为本实用新型装置的整体结构图；

图2为本实用新型装置的右腿腰部结构图；

图3为本实用新型装置的左腿腰部结构；

图4为本实用新型装置的左腿膝关节结构。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1：

参照附图，一种仿人机器人下肢站立机构，其特征在于，包括：

一底板，底板通过螺栓分别与左右大腿电机壳下部件固定连接；

一膝关节，膝关节包括膝关节中间件，膝关节中间件通过内孔与膝关节轴配合，轴两端再配合双列深沟球轴承与膝关节两边侧板连接；

一左腿组件，左腿组件包括一推杆电机，推杆电机通过电机壳上下部件固定，推杆电机轴端通过插销与曲柄件连接后再与左小腿中间杠杆件连接。钢丝绳一端分别与杠杆件上的两孔固定连接后穿过膝关节件的内孔再穿过左大腿组件的中心孔与腰部转动组件的钢丝绳固定连接；

一右腿组件，右腿组件包括一推杆电机底端通过插销与底板固连，电机整体通过电机壳上下部件固定，电机轴上端孔与钢丝绳固定连接，绕过膝关节轴再穿过右大腿组件的中心孔与右大腿的腰部组件的钢丝绳连接件固定连接；

一腰部旋转组件包括腰部中心轴与深沟球轴承配合后再与钢丝绳部件上下通过螺栓固定，中心轴左右两端固定于腰部旋转组件的上下侧板，腰部承重件的中心孔与中心轴配合，外侧与腰部侧板配合连接；

其中，右腿推杆电机底部固定在底板件上，推杆电机轴通过钢丝绳绕过膝关节中心孔与腰部关节的钢丝绳连接件连接，通过推杆电机的伸缩带动钢丝绳轴向移动，促使腰部杆件的钢丝绳在腰部中心轴及滚动轴承的作用下，整个右腿大腿杆件绕膝关节旋转。以至通过腰部承重件带动左大腿共同旋转。

其中，左腿推杆电机底部固定在底板件上，推杆电机轴上端与一曲柄件以插销连接，曲柄件另一端通过螺栓与杠杆件一端连接，杠杆件上部两端孔与钢丝绳固定连接绕过膝关节轴与腰部钢丝绳连接件上的两孔连接，在右腿的推杆电机收缩时带动左右大腿旋转站立时，左大腿推杆电机伸长，促使钢丝绳连接的一端放松，使与钢丝绳连接的腰部承重件在重力的左右下与大腿杆件做相对逆向运动。

其中，在机器人腿部杆件做坐下动作时左右腿电机做相反的运动。

其中，膝关节中心件始终在中心轴和滚动轴承的作用下做旋转运动。

其中，右腿的钢丝绳连接件与钢丝绳只连接一面，随电机的伸缩带动钢丝绳运动，使整个杆件围绕膝关轴做旋转运动。

其中，左大腿的杠杆件通过钢丝绳与左腿腰部钢丝绳两处连接，构成平行四边形装置，在推杆电机和坐落于腰部沉重件上的重力的作用下，始终保持与腿部组件中的大腿杆件做逆向运动。

其中，左右腰部承重件与机器人上半身固定承受机器人上身重量，并保持左右腰部承重件的运动的一致性。

其中，右腿的推杆电机与钢丝绳连接再与右腿腰部中的钢丝绳连接件连接，在电机伸缩时带动大腿绕膝关节旋转实现装置站立，下坐动作。

其中，左腿的推杆电机分别与左腿腰部的钢丝绳连接件双向连接，形成平行四边形机构，在电机的伸缩时限制腰部承重件的运动空间，使腰部承重件时刻保持与大腿连接件相反的运动姿态。

本实用新型各个构件不同的连接方式和配合实现膝关节一个自由度和腰部的一个自由度，通过右腿的电机的伸缩带动钢丝绳运动，使与右腿钢丝绳连接的钢丝绳连接件一同旋转运动，同时带动左边大腿连接件的旋转运动，左腿的电机为左腿下部分的杠杆件提供动力使杠杆件与左腿钢丝绳连接件通过钢丝绳的连接形成平行四边形机构，使腰部杆件在旋转运动时受到左腿电机的位置限制，达到理想的运动状态。这种仿生站立装置实现了仿人机器人的站立，坐下的运动特性。

本实用新型具有装置简单，目的性强，运动平稳，机构性能稳定，便于装配调整等优点。

实施例2：

参照图1-图4，结合附图标记详细叙述本实用新型：

右腿小腿组件包括：右腿推杆电机29，右腿推杆电机壳上部件18，右腿推杆电机壳下部件21，膝关节承重件12。

右腿推杆电机29底部与底板1通过螺栓固定在底板上，电机壳上部件18和电机壳下部件21通过螺栓连接在一起，推杆电机内置在电机壳内，右腿小腿上部电机壳18通过螺栓与膝关节承重件12固定连接，左腿小腿下部件与右腿结构相同。

膝关节组件包括：膝关节轴2，膝关节件25，膝关节右侧侧板27，膝关节左侧侧板3，角接触球轴承5203。

膝关节轴2内置在膝关节件25中，在膝关节轴的两侧分别装配角接触球轴承5203，角接触轴承与膝关节件25采用基轴制过渡配合，与膝关节轴2采用基孔制过渡配合，膝关节左侧板3,膝关节右侧板27均有盲孔与膝关节轴2配合，限制轴的轴向位移。左腿膝关节与右腿膝关节结构一样。

左腿小腿上部组件包括：左腿小腿承接件10，左腿膝关节件8，曲柄件28，杠杆件9，螺母11，横向杠杆件23，深沟球轴承6000。

左腿推杆电机轴端与曲柄件28通过销钉连接，左腿小腿承接件10和左腿膝关节件8通过螺栓固定连接，曲柄件28的另一端与杠杆件9通过螺栓连接，横向杠杆件23上通过轴肩与螺母11固定深沟球轴承6000，再与杠杆件9以基轴制过渡配合连接，横向杠杆件通过左腿膝关节件8上的沟槽的位置限制横向杠杆件的轴向移动。

左右大腿组件均由大腿连接件26，髋关节承接件4，腰部下侧板19，右腿腰部上侧板13，左腿腰部上侧板24。

左右大腿均由大腿连接件26的一端与膝关节件25通过螺钉连接，另一端分别与髋关节承接件4通过螺栓连接，腰部下侧板19和右腿腰部上侧板13，左腿腰部上侧板24分别通过螺栓连接。

右腿腰部转动组件包括：腰部转动轴17，右腿钢丝绳连接件6，深沟球轴承6004，腰部承重件20。

腰部转动轴17与深沟球轴承6004通过基孔制过渡配合，左右深沟球轴承部分内置于髋关节承接件4和腰部承重件20中，髋关节承接件4与腰部承重件20均有盲孔与腰部转动轴17配合，限制腰部转动轴17的轴向位移.钢丝绳连接件6通过螺栓两两配合，压紧在深沟球轴承6004上。并同时限制深沟球轴承6004的另一侧的轴向移动。

左腿腰部组件包括：左腿腰部转动轴22，左腿钢丝绳连接件7，腰部承重件20，一对深沟球轴承6004组成。

腰部转动轴22与深沟球轴承6004通过基孔制过渡配合，左右深沟球轴承部分内置于髋关节承接件4和腰部承重件20中，髋关节承重件4与腰部承重件20均有盲孔与腰部转动轴22配合，限制腰部转动轴22的轴向位移.左腿钢丝绳连接件7通过螺栓两两配合，压紧在深沟球轴承6004上。并同时限制深沟球轴承6004的另一侧轴向位移。同时左腿钢丝绳连接件与腰部承重件20配合固定。

右腿钢丝绳首先连接右腿推杆电机的轴孔后，再通过膝关节承重件12的内孔，再绕过膝关节轴2，再穿过大腿连接件26后与右腿钢丝绳连接件6上的一端的通孔固定连接。

左腿钢丝绳首先分别与杠杆件9两端固定连接，然后绕过膝关节轴2，穿过大腿连接件26后与左腿钢丝绳连接件7两端通孔分别固定连接。

右腿推杆电机29为整个装置提供站立所需要的动力，通过钢丝绳的连接将动力传递到右腿钢丝绳连接件6上，在电机的收缩阶段在膝关节轴2的作用下，使整个大腿连接件26绕着膝关节轴2做旋转运动。机器人上部身体通过腰部承重件20固定连接，同时使左右大腿连接件26具有相同的运动形式。

左腿钢丝绳与杠杆件9和左腿钢丝绳连接件7的连接形式构成平面四边形机构，在右腿电机带动整个下肢装置站立时，左腿推杆电机伸长，使平行四边形机构的一边松弛，腰部承重件20在重力的作用及钢丝绳一边松弛所给出的运动空间下进行运动。

整个下肢站立装置在左右推杆电机相互配合下，使装置在站立阶段时右腿电机收缩，带动整个装置的大腿杆件做逆时针运转，左腿电机同时进行伸长促使腰部承重件在重力和推杆电机给予的运动空间的作用下顺时针运转。

本实用新型通过结构的仿生设计，结构间的合理连接和配合，动力装置间的有效搭配，成功的实现了仿人机器人下肢站立的运动性能，此结构科学合理，功能完善，装置性能稳定，便于生产调试。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术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，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。