一种机械腿的制作方法

本实用新型涉及机械技术领域，尤其涉及一种机械腿。

背景技术：

随着社会的迅速发展，机器人越来越得到大家的喜爱，渐渐的应用到各行各业，步行机器人种类繁多，可用于军事、生活服务、抢险救灾和娱乐等多个领域。按照机器人的行走方式，可以将机器人分为轮式机器人、履带式机器人和足式机器人。与轮式、爬行式和履带式机器人相比，双足机器人具有更为灵活的运动能力，更强的环境适应性和拟人性，因而双足机器人得到了广泛的应用，如在有毒、粉尘等恶劣环境下进行代人作业、协助医生进行手术、帮助残疾病人进行有效的康复，代替真人开展与人类行走相关的实验等。

下肢作为双足机器人的重要组成部分，其结构设计的好坏直接影响着整个机器人的运动性能。目前，现有双足机器人下肢结构都十分相似，结构复杂、不灵活，且下肢结构的运动状态单一只能实现前后运动，无法实现转向运动，无法满足多种行走状态的要求。

因此，如何设计一种结构简单、操作灵活，且能够实现多种运动状态的下肢结构是本领域技术人员研究的重要问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种机械腿，结构简单，操作灵活，通过左右驱动单元与吸附单元的配合，能够实现多角度多种运动状态，即能够在前后运动过程中实现转向运动。

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种机械腿，包括第一支腿、第二支腿和连接板；

所述第一支腿包括第一驱动单元、第一减速单元、第一吸附单元、第一内壳和第一外壳；所述第一驱动单元的动力输出端与第一减速单元的动力输入端相连接；所述第一减速单元的动力输出端与所述第一吸附单元固定连接；所述第一内壳容置所述第一驱动单元和第一减速单元，并且所述第一内壳的底部与所述第一减速单元的动力输入端固定连接；所述第一外壳套接于所述第一内壳和所述第一吸附单元的外侧，并且，所述第一内壳和第一外壳之间通过第一轴承和第二轴承连接，所述第一外壳的底端与所述第一吸附单元固定连接；

所述第二支腿包括第二内壳、第二驱动单元、第二减速单元、第二吸附单元和第二外壳；所述第二驱动单元的动力输出端与第二减速单元的动力输入端相连接；所述第二减速单元的动力输出端与所述第二吸附单元固定连接；所述第二内壳容置所述第二驱动单元和第二减速单元，并且所述第二内壳的底部与所述第二减速单元的动力输入端固定连接；所述第二外壳套接于所述第二内壳和所述第二吸附单元的外侧，并且，所述第二内壳和第二外壳之间通过第三轴承和第四轴承连接，所述第二外壳的底端与所述第二吸附单元固定连接；

所述连接板分别与所述第一内壳的顶部和第二内壳的顶部固定连接。

优选的，所述第一吸附单元吸附固定在固定板上，所述第一驱动单元的动力输出端将驱动力输出至第一减速单元减速，所述第一减速单元的动力输出端将驱动力传输至所述第一吸附单元，由于所述第一吸附单元保持固定，第一减速单元的动力输出端也保持固定，第一减速单元的动力输入端带动所述第一内壳转动，从而通过所述连接板带动所述第二支腿围绕所述第一支腿转动；或者，

所述第二吸附单元吸附固定在固定板上，所述第二驱动单元的动力输出端将驱动力传输至第二减速单元减速，所述第二减速单元的动力输出端将驱动力输出至所述第二吸附单元，由于所述第二吸附单元保持固定，第二减速单元的动力输出端也保持固定，第二减速单元的动力输入端带动所述第二内壳转动，从而通过所述连接板带动所述第一支腿围绕所述第二支腿转动。

优选的，所述第一驱动单元在上位机的控制下产生第一驱动力，驱动所述第一减速单元沿第一转动方向转动，从而带动所述第一吸附单元沿第一转动方向转动，由此产生切向第一摩擦力；同时，所述第二驱动单元在上位机的控制下产生第二驱动力，驱动所述第二减速单元沿所述第一转动方向相反的第二转动方向转动，从而带动所述第二吸附单元沿所述第二转动方向转动，由此产生切向第二摩擦力；由于第一摩擦力切向方向的分力与第二摩擦力切向方向的分力大小相同方向相反而相互抵消，由此第一支腿和第二支腿在第一摩擦力和第二摩擦力合力的作用下向前或向后运动。

进一步优选的，所述第一轴承套接于所述第一内壳的中部，所述第二轴承套接于所述第一内壳的底部；

所述第三轴承套接于所述第二内壳的中部，所述第四轴承套接于所述第二内壳的底部。

进一步优选的，所述连接板的两端具有第一安装槽和第二安装槽，所述第一安装槽用于固定所述第一内壳的顶部，所述第二安装槽用于固定所述第二内壳的顶部。

进一步优选的，所述第一吸附单元为磁铁或吸盘，所述第二吸附单元为磁铁或吸盘。

进一步优选的，所述第一吸附单元为电磁铁，所述第一支腿还包括第一电池，与所述电磁铁相连接，为所述第一电磁铁供电。

进一步优选的，所述第一外壳的内部设有第一隔板，所述第一电池放置在所述第一隔板上，所述第一隔板的中间设有第一通孔，所述第一减速单元的输出端穿射所述第一通孔与所述第一吸附单元相连接。

进一步优选的，所述第二吸附单元为电磁铁，所述第二支腿还包括第二电池，与所述电磁铁相连接，为所述第二电磁铁供电。

进一步优选的，所述第二外壳的内部设有第二隔板，所述第二电池放置在所述第二隔板上，所述第二隔板的中间设有第二通孔，所述第二减速单元的输出端穿射所述第二通孔与所述第二吸附单元相连接。

本实用新型实施例提供的一种机械腿，结构简单，操作灵活，通过左右驱动单元与吸附单元的配合，能够实现多角度多种运动状态，即能够在前后运动过程中实现转向运动。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种机械腿的机构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种第一支腿的爆炸示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种第一外壳的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种第二支腿的爆炸示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种第二外壳的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种连接板的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的机械腿的一种运动示意图；

图8为本实用新型实施例提供的机械腿的另一种运动示意图；

图9为本实用新型实施例提供的具有机械腿的机器人的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

本实用新型实施例提供的机械腿可以实现多角度移动和行走，具体可以应用在机器人等机械设备上，实现多方向多角度的移动和行走。图1为本实用新型实施例提供的一种机械腿的机构示意图，如图1所示，所述机械腿包括第一支腿1、第二支腿2和连接板3。下面分别对第一支腿1、第二支腿2和连接板3进行介绍。

图2为本实用新型实施例提供的一种第一支腿1的爆炸示意图，如图2所示第一支腿1包括第一驱动单元11、第一减速单元12、第一吸附单元13、第一内壳14和第一外壳15。

第一驱动单元11是指能够提供驱动力的动力元件，其作用是为第一支腿1或第二支腿2提供动力源，可以通过第一驱动单元11驱动第一支腿1的运动，另外在第一支腿1固定时，也可以通过第一驱动单元11驱动第二支腿2的运动，在本领中，这里的第一驱动单元11优选为电机。

第一减速单元12的作用是进行减速，其具体可以为减速器，第一减速单元12具有动力输入端与动力输出端，其动力输入端与第一驱动单元11的动力输出端相连接，第一减速单元12的动力输出端与第一吸附单元13固定连接，也就是说，第一驱动单元11将产生的驱动力输出至第一减速单元12，第一减速单元12进行减速后，将驱动力输出至第一吸附单元13。

第一吸附单元13是指具有吸附功能的模块，其作用是能够吸附在固定板上从而实现第一支腿1的固定，这里的固定板是指能够与第一吸附单元13配合实现吸附固定的板面，其具体可以是地面,也可以是特殊材料制成的固定板；需要说明的是，吸附功能的实现可以有多种方法，包括但不限于机械吸附和磁力吸附，具体的，第一吸附单元13可以为吸盘，通过吸盘可以实现与地面的吸附，从而固定第一支腿1，第一吸附单元13也可以为磁铁，固定板选用铁质，这样第一吸附单元13可以吸附在固定板上，在一个具体的例子中，第一吸附单元13优选为电磁铁，第一支腿1还包括第一电池，与电磁铁相连接，第一电池的作用是为电磁铁供电，通过通电与断电控制第一吸附单元13是否吸附固定板，即第一支腿1是否固定不动。

第一内壳14的作用是用于容置第一驱动单元11和第一减速单元12，并且第一内壳14的底部与第一减速单元12的动力输入端固定连接，具体的，在第一内壳14的底端设有第一底座(图中未示出)，在第一减速单元12的外侧套接固定座，固定卡设并固定在第一内壳14的第一底座上，第一底座上还设有通孔，第一减速单元12的输出端从第一底座上的通孔露出。为了减轻整体重量，第一内壳14的侧壁上可以对称开设多个镂空孔。

第一外壳15套接于第一内壳14和第一吸附单元13的外侧，第一外壳15的底端与第一吸附单元13固定连接，也就是说，在第一吸附单元13固定时，第一外壳15也固定，第一吸附单元13转动时，第一外壳15也随之转动。需要说明的是，第一内壳14和第一外壳15之间通过第一轴承4和第二轴承5连接，第一轴承4优选套接于第一内壳14的中部，第二轴承5优选套接于第一内壳14的底部，两个轴承可以更好的实现第一内壳14和第一外壳15的相对运动。

图3为本实用新型实施例提供的一种第一外壳15的结构示意图，如图3所示，在第一外壳15的内部优选设有第一隔板151，第一电池(图中未示出)放置在第一隔板151上，第一隔板151的中间设有第一通孔，第一减速单元12的输出端穿射第一通孔与第一吸附单元13相连接，第一隔板151一方面可以放置电池或接收模块等设备，另一方面可以承载第一内壳14的重量，保持第一支腿1在工作过程中的稳定性。

第二支腿2的结构与第一支腿1相同，图4为本实用新型实施例提供的一种第二支腿2的爆炸示意图，如图4所示第二支腿2包括第二驱动单元21、第二减速单元22、第二吸附单元23、第二内壳24和第二外壳25。

第二驱动单元21是指能够提供驱动力的动力元件，其作用是为第一支腿1或第二支腿2提供动力源，可以通过第二驱动单元21驱动第二支腿2的运动，另外在第二支腿2固定时，也可以通过第二驱动单元21驱动第一支腿1的运动，在本领中，这里的第二驱动单元21优选为电机。

第二减速单元22的作用是进行减速，其具体可以为减速器，第二减速单元22具有动力输入端与动力输出端，其动力输入端与第二驱动单元21的动力输出端相连接，第二减速单元22的动力输出端与第二吸附单元23固定连接，也就是说，第二驱动单元21将产生的驱动力输出至第二减速单元22，第二减速单元22进行减速后，将驱动力输出至第二吸附单元23。

第二吸附单元23是指具有吸附功能的模块，其作用是能够吸附在固定板上从而实现第二支腿2的固定，这里的固定板是指能够与第二吸附单元23配合实现吸附固定的板面，其具体可以是地面,也可以是特殊材料制成的固定板；需要说明的是，吸附功能的实现可以有多种方法，包括但不限于机械吸附和磁力吸附，具体的，第二吸附单元23可以为吸盘，通过吸盘可以实现与地面的吸附，从而固定第二支腿2，第二吸附单元23也可以为磁铁，固定板选用铁质，这样第二吸附单元23可以吸附在固定板上，在一个具体的例子中，第二吸附单元23优选为电磁铁，第二支腿2还包括第二电池(图中未示出)，与电磁铁相连接，第二电池的作用是为电磁铁供电，通过通电与断电控制第二吸附单元23是否吸附固定板，即第二支腿2是否固定不动。

第二内壳24的作用是用于容置第二驱动单元21和第二减速单元22，并且第二内壳24的底部与第二减速单元22的动力输入端固定连接，具体的，在第二内壳24的底端设有第二底座(图中未示出)，在第二减速单元22的外侧套接固定座，固定卡设并固定在第二内壳24的第二底座上，第二底座上还设有通孔，第二减速单元22的输出端从第二底座上的通孔露出。为了减轻整体重量，第二内壳24的侧壁上可以对称开设多个镂空孔。

第二外壳25套接于第二内壳24和第二吸附单元23的外侧，第二外壳25的底端与第二吸附单元23固定连接，也就是说，在第二吸附单元23固定时，第二外壳25也固定，第二吸附单元23转动时，第二外壳25也随之转动。需要说明的是，第二内壳24和第二外壳25之间通过第三轴承6和第四轴承7连接，第三轴承6优选套接于第二内壳24的中部，第四轴承7优选套接于第二内壳24的底部，两个轴承可以更好的实现第二内壳24和第二外壳25的相对运动。

图5为本实用新型实施例提供的一种第二外壳25的结构示意图，如图5所示，在第二外壳25的内部优选设有第二隔板251，第二电池放置在第二隔板251上，第二隔板251的中间设有第二通孔，第二减速单元22的输出端穿射第二通孔与第二吸附单元23相连接，第二隔板251一方面可以放置电池或接收模块等设备，另一方面可以承载第二内壳24的重量，保持第二支腿2在工作过程中的稳定性。

图6为本实用新型实施例提供的一种连接板3的结构示意图，结合图1和图6所示，连接板3的作用是实现第一支腿1与第二支腿2的连接和传动，连接板3分别与第一内壳14的顶部和第二内壳24的顶部固定连接，具体的，连接板3的两端具有第一安装槽31和第二安装槽32，第一安装槽31用于固定第一内壳14的顶部，第二安装槽32用于固定第二内壳24的顶部，具体可以通过螺栓进行固定。

需要说明的是，机械腿中的第一驱动单元11、第二驱动单元21、第一吸附单元13和第二吸附单元23可以是通过上位机远程控制的，并且，这的第一驱动单元11、第二驱动单元21、第一吸附单元13和第二吸附单元23可以单独工作，也可以同时工作，本领域技术人员可以根据需要远程控制机械腿的移动行走状态。

在对本实用新型的机械腿的结构了解的基础上，下面对机械腿的运行模式和过程进行描述。

基于吸附单元是否固定，本实用新型的机械腿可以实现的运行状态可以分为以下几种：

第一种是，一条支腿固定不定，另一条支腿围绕其旋转，即机械腿整体处于转弯的运动状态。

具体的，第一吸附单元13产生吸附力吸附固定在固定板上，第一驱动单元11根据上位机发出的控制信号开始工作产生驱动力，第一驱动单元11的动力输出端将驱动力输出至第一减速单元12进行减速，减速之后，第一减速单元12的动力输出端将驱动力传输至第一吸附单元13，由于第一吸附单元13保持固定，第一减速单元12的动力输出端也保持固定，由此第一减速单元12的动力输入端带动第一内壳14转动，从而通过连接板3带动第二支腿2围绕第一支腿1转动，需要说明的是，第二支腿2绕第一支腿1的转动方向可以是正向或反向两个反向，具体是通过第一驱动单元11的旋转方向控制的。

或者，第二吸附单元23产生吸附力吸附固定在固定板上，第二驱动单元21根据上位机发出的控制信号开始工作产生驱动力，第二驱动单元21的动力输出端将驱动力传输至第二减速单元22减速，第二减速单元22的动力输出端将驱动力输出至第二吸附单元23，由于第二吸附单元23保持固定，第二减速单元22的动力输出端也保持固定，由此，第二减速单元22的动力输入端带动第二内壳24转动，从而通过连接板3带动第一支腿1围绕第二支腿2转动。需要说明的是，第一支腿1绕第二支腿2的转动方向可以是正向或反向两个反向，具体是通过第二驱动单元21的旋转方向控制的。

第二种是，两腿支腿都转动，带动机械腿整体向前或向后运动的状态。

具体的，第一驱动单元11和第二驱动单元21同时工作，且第一吸附单元13和第二吸附单元23均不吸附，第一驱动单元11在上位机的控制下产生第一驱动力，驱动第一减速单元12沿第一转动方向转动，从而带动第一吸附单元13沿第一转动方向转动，由此产生切向第一摩擦力；同时，第二驱动单元21在上位机的控制下产生第二驱动力，驱动第二减速单元22沿第一转动方向相反的第二转动方向转动，从而带动第二吸附单元23沿第二转动方向转动，由此产生切向第二摩擦力；在第一驱动单元11与第二驱动单元21的转速相同时，由于第一摩擦力切向方向的分力与第二摩擦力切向方向的分力大小相同方向相反而相互抵消，由此第一支腿1和第二支腿2在第一摩擦力和第二摩擦力合力的作用下向前或向后运动，此时第一外壳15与第二外壳25转动，第一内壳14与第二内壳24不动。

如图7所示，当第一外壳15与第二外壳25沿图7中所示的方向向内转动时，机械腿整体沿图中箭头方向，即向后运动。

如图8所示，当第一外壳15与第二外壳25沿图8中所示的方向向外转动时，机械腿整体沿图中箭头方向，即向前运动。

第三种是，两腿支腿都转动，带动机械腿整体向前或向后运动的同时并转动。

这种情况的运动原理与上述第二种相似，其区别在于第一驱动单元11与第二驱动单元21的转速不相同，导致第一摩擦力切向方向的分力与第二摩擦力切向方向不能相互抵消，由此带动机械腿整体向前或向后运动的同时产生转动，也就是说，机械腿在向前或向后运动的过程中可以实现任意角度的旋转。

本实用新型实施例提供的机械腿可以应用在机器人等需要移动和行走的装置上，优选的，为了实现机械腿的安装，在连接板3的中部设有连接槽33，具体可以通过轴承和连接槽33实现机械腿与其他装置的连接，在一个具体的例子中，安装机械腿后的机器人可以如图9所示，可以通过机器人的控制模块控制机械腿的第一驱动单元11、第二驱动单元21、第一吸附单元13和第二吸附单元23，从而实现机器人按照上述任一运行状态进行工作。

本实用新型实施例提供的一种机械腿，结构简单，操作灵活，通过左右驱动单元与吸附单元的配合，能够实现多角度多种运动状态，即能够在前后运动过程中实现转向运动。

在本实用新型中，术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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单元必须具有特定的方向、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。

在本说明书中的描述中，术语“一个具体的实施例”、“一些实施例”、“一个实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表达不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。