一种机器人腿的制作方法

本发明涉及机器人领域，具体为一种机器人腿。进一步，本发明提供一种叶片式摆动液压马达驱动的机器人腿，其能有效满足机器人的越障及速度要求，具有较高的应用价值。

背景技术：

目前，重载大型六足机器人作为移动承载平台，已被应用于消防、抗震救灾、战场运输、火力支援等军用或民用领域。前述应用场景对于六足机器人的承载能力及越障能力提出了极高的要求，因此，腿部驱动的选择以及腿部结构设计对于提高六足机器人的运动能力就显得十分重要。

现有的机器人通常采用液压缸或电机进行相应的驱动，但均存在一定的限制。采用电机驱动六足机器人的腿部运动时，六足机器人的腿部关节驱动力矩小，不能承受冲击载荷和足端接触地面时的反向力矩。采用液压缸驱动六足机器人的腿部运动时，六足机器人的腿部关节运动角度范围小，导致采用液压缸驱动的六足机器人越障能力不强，且液压缸会占用过多腿部空间。

而现有的重载大型六足机器人普遍采用液压缸进行驱动，受液压缸行程的限制，六足机器人腿部的关节角度转动范围小，导致六足机器人不能通过一些恶劣的非结构路面，限制了六足机器人的越障能力。

为此，迫切需要一种新的、能够满足重载大型六足机器人越障需求的结构或设计，以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：针对现有的重载大型六足机器人普遍采用液压缸进行驱动，六足机器人的越障能力受限的问题，提供一种机器人腿。本发明通过对腿部结构的全新设计，有效解决了重载大型六足机器人承载和越障要求。本发明中，基于机器人腿结构的改进，并引入叶片式摆动液压马达进行腿部关节驱动，有效克服了传统液压缸驱动下重载大型六足机器人腿部转动角度范围小，越障能力不强的缺点。本发明构思巧妙，设计合理，结构简单，使用方便，具有较高的应用价值和较好的应用前景。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种机器人腿，包括叶片式摆动液压马达、机器人小腿、机器人大腿、机器人基节，所述叶片式摆动液压马达包括马达壳体、第一液压油出入口、第二液压油出入口、设置在马达壳体上的法兰安装孔、两个设置在叶片式摆动液压马达两端的输出轴，所述第一液压油出入口、第二液压油出入口分别设置在马达壳体上且通过控制第一液压油出入口、第二液压油出入口的液压油输入和输出能控制两个输出轴的动力输出；

所述机器人小腿与机器人大腿铰接，所述机器人小腿与机器人大腿的连接处设置有叶片式摆动液压马达且叶片式摆动液压马达能驱动机器人小腿与机器人大腿之间的关节转动；

所述机器人大腿与机器人基节铰接，所述机器人大腿与机器人基节的连接处设置有叶片式摆动液压马达且叶片式摆动液压马达能驱动机器人大腿与机器人基节之间的关节转动；

所述机器人基节与叶片式摆动液压马达相连且机器人基节能通过叶片式摆动液压马达与机器人主体相连并带动机器人主体相对运动。

所述机器人小腿末端设置有缓冲件。

所述缓冲件为减震球铰。

所述缓冲件末端还设置有橡胶减震垫。

所述机器人小腿、机器人大腿分别设置有若干个孔。

所述机器人小腿与机器人大腿之间形成的夹角为2~120°。

所述机器人大腿与机器人基节之间的有叶片式摆动液压马达的轴向与单独与机器人基节的叶片式摆动液压马达的轴向异面。

针对前述问题，本发明提供一种机器人腿。其包括叶片式摆动液压马达、机器人小腿、机器人大腿、机器人基节。

其中，叶片式摆动液压马达包括马达壳体、第一液压油出入口、第二液压油出入口、设置在马达壳体上的法兰安装孔、两个输出轴，第一液压油出入口、第二液压油出入口分别设置在马达壳体上。该结构中，两个输出轴分别设置在叶片式摆动液压马达的两端，通过控制第一液压油出入口、第二液压油出入口的液压油输入和输出进而控制两个输出轴的动力输出。

其中，机器人小腿与机器人大腿铰接，机器人小腿与机器人大腿的连接处设置有叶片式摆动液压马达；机器人大腿与机器人基节铰接，机器人大腿与机器人基节的连接处设置有叶片式摆动液压马达；机器人基节与叶片式摆动液压马达相连。

基于前述结构，叶片式摆动液压马达能分别驱动机器人小腿与机器人大腿之间的关节、机器人大腿与机器人基节之间的关节、机器人主体相对机器人基节转动。本发明的六足机器人腿部具有三个关节，每个关节都是一个转动自由度，每一个自由度采用一个叶片式摆动液压马达驱动。

基于结构的改进，使得本发明的叶片式摆动液压马达能在很小的空间里运用液压提供动力，集合了非常高的扭矩，且其输出轴直接驱动负载回转摆动，其间不需任何变速机构，输出力矩大，转动角度大。叶片式摆动液压马达安装在六足机器人腿部的三个关节处，使用液压马达输出轴直接驱动关节转动，马达提供大转动力矩保证六足机器人的承载能力和运动速度，同时采用液压装置可以吸收足端落地时关节处的反向力矩。

进一步，本发明还在机器人小腿末端设置有缓冲件，缓冲件优选为减震球铰。通过加装减震球铰保证足端受力垂直向上，同时减震装置可以吸收足端落地的冲击载荷。

综上，基于结构的改进，使得本发明的机器人腿具有如下优点：1）能够提供大转动力矩，满足六足机器人的承载要求和速度要求；2）能够增大腿部关节的转动角度范围，满足六足机器人的越障要求；3）使用叶片式摆动液压马达可以吸收足端接触地面时的反向力矩，并且通过加入减震装置来吸收冲击载荷。经过分析计算，本发明能够完全满足六足机器人的越障要求和速度要求，有效克服现有技术所存在的问题。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1）本发明的结构设计，有利于机器人小腿、机器人大腿、机器人基节的液压马达安装，能够有效保证越障要求和速度要求；

2）与现有液压缸驱动的六足机器人相比，本发明增大了六足机器人腿部关节转动角度的范围，使六足机器人的越障能力得到提高；

3）本发明基于部件之间的相互配合，能够在保证六足机器人越障能力的同时，提高六足机器人的速度；

4）本发明兼具大关节驱动力矩和大关节转动角度范围的优点，性能显著优于现有六足机器人腿；

5）本发明构思巧妙，设计合理，结构简单，使用方便，易于维护，生产和使用成本低，具有极高的应用价值和较好的应用前景，值得大规模推广和应用。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中叶片式摆动液压马达的结构示意图。

图中标记：1、叶片式摆动液压马达，2、机器人基节，3、机器人大腿，4、机器人小腿，5、减震球铰，21、输出轴，22、法兰安装孔，23、第一液压油出入口，24、第二液压油出入口。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

如图所示，本实施例的六足机器人腿，包括叶片式摆动液压马达、机器人小腿、机器人大腿、机器人基节。本实施例中，机器人小腿末端设置有减震球铰。

本实施例中，叶片式摆动液压马达包括马达壳体、第一液压油出入口、第二液压油出入口、设置在马达壳体上的法兰安装孔、两个设置在叶片式摆动液压马达两端的输出轴，第一液压油出入口、第二液压油出入口分别设置在马达壳体上。基于该结构，通过控制第一液压油出入口、第二液压油出入口的液压油输入和输出，能控制两个输出轴的动力输出。

同时，机器人小腿与机器人大腿、机器人大腿与机器人基节分别铰接，叶片式摆动液压马达分别设置在机器人小腿与机器人大腿的连接处、机器人大腿与机器人基节的连接处。同时，机器人基节与另一个叶片式摆动液压马达相连。

基于该结构，叶片式摆动液压马达能驱动机器人小腿与机器人大腿之间的关节、机器人大腿与机器人基节之间的关节，并实现机器人基节相对于机器人主体的摆动。

作为优选，机器人小腿、机器人大腿分别设置有若干个孔。采用该设计，能够在保证整体强度的前提下，减轻机器人腿的整体重量，提高负重。

进一步，机器人小腿与机器人大腿之间形成的夹角为2~120°，优选为5~90°。

进一步，机器人大腿与机器人基节之间的有叶片式摆动液压马达的轴向与单独与机器人基节的叶片式摆动液压马达的轴向异面，这是实现六足机器人相对机器人主体摆动的必要因素。

本实施例中，六足机器人腿部具有三个关节，每个关节都是一个转动自由度；每一个自由度采用一个叶片式摆动液压马达驱动，且液压马达采用双出轴结构。本实施例中，叶片式摆动液压马达安装在六足机器人腿部的三个关节处，使用液压马达输出轴直接驱动关节转动，马达提供大转动力矩保证六足机器人的承载能力和运动速度，同时采用液压装置可以吸收足端落地时关节处的反向力矩。通过加装减震球铰保证足端受力垂直向上，同时减震装置可以吸收足端落地的冲击载荷。进一步，本实施例的机器人的叶片式摆动液压马达中，不需任何变速机构，输出力矩大，转动角度大。同时，基于部件之间的相互配合，完成能够实现大扭矩、大动力输出，满足大型六足机器人载重的需求。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。