一种机器人关节自锁装置的制作方法

本实用新型实施例涉及机械传动技术领域，具体涉及一种机器人关节自锁装置。

背景技术：

四足机器人属于运载机器人的一种，主要是为了向道路泥泞难行的地区运送物资以减轻运输成本，目前电动四足机器人承载能力较低，原因主要在于电机输出功率不足，以及电机连续长时间输出大功率的扭矩，消耗大量电能，导致四足机器人无法满功率运行，针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

为此，本实用新型实施例提供一种机器人关节自锁装置，以解决现有技术中由于电机输出功率不足而导致的承载能力较低的问题。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：

本实用新型公开了一种机器人关节自锁装置，包括动力装置、传动装置、三连杆机构、大腿主体和小腿支撑杆，大腿主体与小腿支撑杆铰接相连，所述传动装置与三连杆机构固定设置在大腿主体上，所述传动装置传动连接所述三连杆机构，所述动力装置与传动装置传动连接；

所述小腿支撑杆包括支撑杆和棘轮，支撑杆和棘轮固定连接，棘轮的轴心处与大腿主体下端铰接；

所述三连杆机构包括弹簧杆与棘爪杆，弹簧杆一端与传动装置铰接，所述弹簧杆另一端与棘爪杆铰接，所述棘爪杆的棘爪与棘轮啮合连接。

进一步地，传动装置包括蜗轮和蜗杆，所述棘轮包括第一齿部和第一光部，所述第一齿部与所述棘爪杆的棘爪啮合，第一光部与支撑杆固定连接。

进一步地，动力装置包括电机和联轴器，所述传动装置包括蜗轮和蜗杆，所述蜗轮在蜗轮轴心的位置上与大腿主体铰接，蜗杆沿蜗杆轴线转动并且和蜗轮啮合。

进一步地，所述蜗轮包括第二齿部和第二光部，第二光部与弹簧杆铰接，所述第二齿部与蜗杆啮合。

进一步地，所述动力装置包括电机和联轴器，电机输出轴通过联轴器与蜗杆相连。

进一步地，还包括压力传感器，小腿支撑杆底部安装有压力传感器

进一步地，所述电机通过中控系统与压力传感器电连接。

进一步地，所述电机为伺服电机。

本实用新型实施例具有如下优点：

当四足机器人承载重量超过限制值时，脚部的压力传感器会感知到了这一变化，同时压力传感器将信号传递到中控系统，进而中控系统控制伺服电机带动蜗杆旋转，经过蜗轮连杆传动，棘爪锁止固定于小腿上的棘轮，即锁止了膝关节的转动自由度，棘轮实现自锁，固定了机器人关节的形状，因此承载重力所需的支持力只由两对棘轮棘爪提供，大大减轻了关节处伺服电机的负载，节省了电能，延长了续航时间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例提供的机器人关节自锁装置整体结构图；

图2为本实用新型实施例提供的机器人关节自锁装置传动结构图；

图3为本实用新型实施例提供的机器人关节自锁装置棘轮结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的机器人关节自锁装置蜗轮结构示意图；

图中：1动力装置、11电机、12联轴器、2传动装置、21蜗杆、22蜗轮、221第二齿部、222第二光部、3三连杆机构、31弹簧杆、32棘爪杆、4大腿主体、5小腿支撑杆、51支撑杆、52棘轮、521第一齿部、522第一光部、6压力传感器。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1-4中所示，根据本实用新型实施例所述的一种机器人关节自锁装置，包括动力装置1、传动装置2、三连杆机构3、大腿主体4和小腿支撑杆5，大腿主体4与小腿支撑杆5铰接相连，所述传动装置2与三连杆机构3固定设置在大腿主体4上，所述传动装置2传动连接所述三连杆机构3，所述动力装置1与传动装置2传动连接；

小腿支撑杆5包括支撑杆51和棘轮52，支撑杆51和棘轮52固定连接，所述棘轮52的轴心处与大腿主体4下端铰接；

三连杆机构3包括弹簧杆31与棘爪杆32，所述弹簧杆31一端与传动装置2铰接，所述弹簧杆31另一端与棘爪杆32铰接，所述棘爪杆32的棘爪与棘轮52啮合连接。

在本实用新型的一个具体实施例中，棘轮52包括第一齿部521和第一光部522，所述第一齿部521与所述棘爪杆32的棘爪啮合，所述第一光部522与支撑杆51固定连接，机器人关节通过第一齿部521与棘爪杆32的棘爪啮合，实现关节自锁，由于第一光部522与支撑杆51固定连接，使得机器人可以将承载的重力转移到棘轮52与支撑杆51上，在减轻电机损耗的同时达到了节约了电能的目的。

在本实用新型的一个具体实施例中，传动装置2包括蜗轮22和蜗杆21，所述蜗轮22在蜗轮22轴心的位置上与大腿主体4铰接，所述蜗杆21沿蜗杆21轴线转动并且和蜗轮22啮合，本关节自锁装置采用蜗轮22蜗杆21传动方式，实现了交叉轴动力传递，不仅提高了传动效率同时降低机构运行时产生的噪音。

在本实用新型的一个具体实施例中，蜗轮22包括第二齿部221和第二光部222，所述第二光部222与弹簧杆31铰接，所述第二齿部221与蜗杆21啮合，蜗杆21通过第二齿部221将动力传递到蜗轮22，蜗轮22通过第二光部222带动弹簧杆31，最终实现将动力过渡到棘爪上，完成机器人对棘爪的控制。

在本实用新型的一个具体实施例中，动力装置1包括电机11和联轴器12，所述电机11输出轴通过联轴器12与蜗杆21相连，在电机11输出轴上设有联轴器12，电机11通过联轴器12向蜗杆22传递动力，避免了被联接机件因承受过大的载荷发生断裂的问题，对蜗杆22与电机11输出轴起到过载保护的作用。

在本实用新型的一个具体实施例中，本实用新型还包括压力传感器6，所述小腿支撑杆5底部安装有压力传感器6。当脚部的压力传感器6受到压力作用反馈中控系统继而控制电机11带动蜗杆22旋转，由于蜗轮21与蜗杆22啮合传动，蜗轮21带动连杆运动，棘爪杆32上的棘爪与棘轮52接触锁死，膝关节失去转动自由度，从而减轻了关节处伺服电机的负载。

在本实用新型的一个具体实施例中，电机11为伺服电机，伺服电机能够接收通过中控系统发出的指令，从而改变电机11的转速和转角，锁定膝关节转动自由度。

本实用新型使用方式：当机器人承载重物时，脚部的压力传感器6受到压力作用反馈中控系统继而控制电机11通过联轴器12带动蜗杆22旋转，由于蜗轮21与蜗杆22啮合传动，蜗轮21带动连杆运动，棘爪杆32上的棘爪与棘轮52锁死，膝关节失去转动自由度，此时重物重力所需的支持力只由棘轮52和棘爪杆32提供，当不在需要棘爪制动时，电机11带动蜗杆22转动，使得蜗轮21逆时针转动，通过三连杆机构3最终使棘爪脱离棘轮52，不再与棘轮52发生接触，实现腿部弯曲的效果。

本实用新型设计巧妙，具有结构强度高，耐用性好的特点，当承载重力时，所需的支持力只由棘轮棘爪提供，大大减轻了关节处伺服电机的负载，节省了电能，延长了续航时间。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。