髋关节组件和机器人的制作方法

本发明涉及机器人，更具体地，涉及一种髋关节组件和机器人。

背景技术：

1、随着机器人技术的不断发展，人形机器人受到极大的关注。人形机器人通常采用关节式的组合方式设计，包括髋关节、膝关节、踝关节等，以模拟人的身体构造。

2、目前，研究人员对人形机器人研究重心主要聚焦于多模态机器人，比如，一些可轮足变化的机器人。大部分轮足机器人均将髋关节结构固定在上身，减少了腿部的工作空间。并且，由于轮足机器人在轮式模态和足式模态运动时，所需要的底盘范围不同，目前的髋关节结构无法满足轮足机器人在不同模态下的运动需求，导致轮足机器人的刚度以及运动的稳定性和可靠性降低。

技术实现思路

1、本申请提供了一种髋关节组件和机器人，能够提高轮足机器人的刚度以及运动的稳定性和可靠性。

2、第一方面，提供了一种髋关节组件，包括：

3、可展机构；

4、二自由度驱动模块，设置有两个且对称安装于所述可展机构的两侧；

5、其中，所述髋关节组件可应用于机器人，所述二自由度驱动模块可用于连接所述机器人的机械腿并带动所述机械腿运动，所述可展机构可用于折叠或展开所述髋关节组件，以缩短或延长髋关节组件的横向距离，使得所述两个二自由度驱动模块连接的机械腿之间的距离缩短或延长。

6、在一些实现方式中，所述可展机构包括中框支架和摆杆模组，所述摆杆模组设置有两个且对称活动安装于所述中框支架两侧，所述两个二自由度驱动模块分别与所述两个摆杆模组相连接，所述可展机构通过控制所述摆杆模组的转动角度实现所述髋关节组件的展开或折叠。

7、在一些实现方式中，所述摆杆模组包括第一摆杆、中间摆杆和第二摆杆，所述中框支架、所述第一摆杆、所述中间摆杆和所述第二摆杆首尾相连形成平行四边形连杆机构，所述平行四边形连杆机构通过控制所述第一摆杆或所述第二摆杆的转动角度实现所述髋关节组件的展开或折叠。

8、在一些实现方式中，所述平行四边形连杆机构通过控制所述第一摆杆和所述第二摆杆转动至与所述中框支架的中轴线垂直的角度，实现所述髋关节组件的展开。

9、在一些实现方式中，所述第一摆杆和/或所述第二摆杆与所述中框支架质之间设置有驱动装置，所述驱动装置用于控制所述第一摆杆和/或所述第二摆杆转动。

10、在一些实现方式中，所述二自由度驱动模块包括翻转驱动单元和俯仰驱动单元，其中，所述翻转驱动单元与所述中间摆杆固定连接，所述翻转驱动单元上的第一输出端与所述俯仰驱动单元连接，以带动所述俯仰驱动单元做转动。

11、在一些实现方式中，所述俯仰驱动单元与所述第二摆杆相连接，所述俯仰驱动单元和所述翻转驱动单元的第一连接位置与所述俯仰驱动单元和所述第二摆杆相连的第二连接位置位于同一轴线，所述第一连接位置与所述第二连接位置之间的连线与所述俯仰驱动单元的中心轴线相垂直，且所述第一连接位置与所述第二连接位置之间的连线与所述翻转驱动单元的中心轴线相平行。

12、在一些实现方式中，所述摆杆模组还包括第三摆杆，所述第三摆杆的两端分别与所述中框支架和所述翻转驱动单元的第二输出端连接。

13、在一些实现方式中，所述第三摆杆和所述中框支架相连的第三连接位置与所述第二摆杆和所述中框支架相连的第四连接位置位于同一轴线，所述第三摆杆和所述翻转驱动单元的相连的第五连接位置与所述第二摆杆和所述俯仰驱动单元相连的第六连接位置位于同一轴线。

14、第二方面，提供了一种机器人，包括如第一方面所述的髋关节组件以及两个机械腿组件，所述髋关节组件包括可展机构和两个二自由度驱动模块；所述两个机械腿组件分别连接于所述两个二自由度驱动模块，通过控制所述可展机构折叠或展开，以缩短或延长所述髋关节组件的横向距离，使得所述两个机械腿组件之间的距离缩短或延长。

15、在一些实现方式中，所述可展机构包括中框支架和摆杆模组，所述摆杆模组包括第一摆杆、中间摆杆和第二摆杆，所述中框支架、所述第一摆杆、所述中间摆杆和所述第二摆杆首尾相连形成平行四边形连杆机构，所述可展机构通过控制所述第一摆杆或所述第二摆杆的转动角度实现所述髋关节组件的展开或折叠，以缩短或延长所述髋关节组件的横向距离，使得两个机械腿组件之间的距离缩短或延长。

16、在一些实现方式中，所述可展机构通过控制所述第一摆杆向靠近所述中框支架的方向转动至所述髋关节组件折叠，或者所述可展机构通过控制所述第二摆杆远离所述中框支架的方向转动至所述髋关节组件折叠，以使所述机器人的重心上移。

17、在一些实现方式中，所述可展机构通过控制所述第一摆杆向远离所述中框支架的方向转动至所述髋关节组件折叠，或者所述可展机构通过控制所述第二摆杆靠近所述中框支架的方向转动至所述髋关节组件折叠，以使所述机器人的重心下移。

18、在一些实现方式中，所述可展机构通过控制所述第一摆杆和所述第二摆杆转动至与所述中框支架的中轴线垂直的角度，以使所述髋关节组件完全展开。

19、在一些实现方式中，所述机械腿组件包括大腿模组、小腿模组、轮足模组和膝关节电机，所述大腿模组的上端与所述二自由度驱动模块上的俯仰驱动单元的输出端相连接，所述大腿模组的末端与所述小腿模组的上端和所述膝关节电机相连接，所述膝关节电机可带动所述小腿模组转动。

20、在一些实现方式中，所述机械腿组件还包括踝关节模组，所述小腿模组的末端通过所述踝关节模组与所述轮足模组相连接，所述踝关节模组可带动所述轮足模组翻转，以实现轮式模态与足式模态之间的切换。

21、在一些实现方式中，所述机械腿组件还包括被动轮，所述被动轮与所述大腿模组的末端相连接；若所述轮足模组为直立状态，且所述被动轮与地面接触，则所述机器人的模态为四轮模态。

22、本申请实施例的髋关节组件，包括可展机构和二自由度驱动模块，其中，设置有两个二自由度驱动模块对称安装于可展机构的两侧，髋关节组件可应用于机器人，二自由度驱动模块可用于连接机器人的机械腿组件并带动机械腿组件运动，可展机构可用于折叠或展开髋关节组件，以缩短或延长髋关节组件的横向距离，使得两个二自由度驱动模块连接的机械腿组件之间的距离缩短或延长，实现了髋关节组件的可展性，拓宽了髋关节组件的应用场景，从而在髋关节组件应用于机器人时，可以扩大机器人的运动范围，以满足机器人在各种模态下的运动需求，进而提高机器人运动的稳定性和刚度。

技术特征：

1.一种髋关节组件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的髋关节组件，其特征在于，所述可展机构包括中框支架和摆杆模组，所述摆杆模组设置有两个且对称活动安装于所述中框支架两侧，所述两个二自由度驱动模块分别与所述两个摆杆模组相连接，所述可展机构通过控制所述摆杆模组的转动角度实现所述髋关节组件的展开或折叠。

3.根据权利要求2所述的髋关节组件，其特征在于，所述摆杆模组包括第一摆杆、中间摆杆和第二摆杆，所述中框支架、所述第一摆杆、所述中间摆杆和所述第二摆杆首尾相连形成平行四边形连杆机构，所述平行四边形连杆机构通过控制所述第一摆杆或所述第二摆杆的转动角度实现所述髋关节组件的展开或折叠。

4.根据权利要求3所述的髋关节组件，其特征在于，所述平行四边形连杆机构通过控制所述第一摆杆和所述第二摆杆转动至与所述中框支架的中轴线垂直的角度，实现所述髋关节组件的展开。

5.根据权利要求3所述的髋关节组件，其特征在于，所述第一摆杆和/或所述第二摆杆与所述中框支架质之间设置有驱动装置，所述驱动装置用于控制所述第一摆杆和/或所述第二摆杆转动。

6.根据权利要求3所述的髋关节组件，其特征在于，所述二自由度驱动模块包括翻转驱动单元和俯仰驱动单元，其中，所述翻转驱动单元与所述中间摆杆固定连接，所述翻转驱动单元上的第一输出端与所述俯仰驱动单元连接，以带动所述俯仰驱动单元做转动。

7.根据权利要求6所述的髋关节组件，其特征在于，所述俯仰驱动单元与所述第二摆杆相连接，所述俯仰驱动单元和所述翻转驱动单元的第一连接位置与所述俯仰驱动单元和所述第二摆杆相连的第二连接位置位于同一轴线，所述第一连接位置与所述第二连接位置之间的连线与所述俯仰驱动单元的中心轴线相垂直，且所述第一连接位置与所述第二连接位置之间的连线与所述翻转驱动单元的中心轴线相平行。

8.根据权利要求7所述的髋关节组件，其特征在于，所述摆杆模组还包括第三摆杆，所述第三摆杆的两端分别与所述中框支架和所述翻转驱动单元的第二输出端连接。

9.根据权利要求8所述的髋关节组件，其特征在于，所述第三摆杆和所述中框支架相连的第三连接位置与所述第二摆杆和所述中框支架相连的第四连接位置位于同一轴线，所述第三摆杆和所述翻转驱动单元的相连的第五连接位置与所述第二摆杆和所述俯仰驱动单元相连的第六连接位置位于同一轴线。

10.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括如权利要求1至9所述的髋关节组件以及两个机械腿组件，所述髋关节组件包括可展机构和两个二自由度驱动模块；

11.根据权利要求10所述的机器人，其特征在于，所述可展机构包括中框支架和摆杆模组，所述摆杆模组包括第一摆杆、中间摆杆和第二摆杆，所述中框支架、所述第一摆杆、所述中间摆杆和所述第二摆杆首尾相连形成平行四边形连杆机构，所述可展机构通过控制所述第一摆杆或所述第二摆杆的转动角度实现所述髋关节组件的展开或折叠，以缩短或延长所述髋关节组件的横向距离，使得两个机械腿组件之间的距离缩短或延长。

12.根据权利要求11所述的机器人，其特征在于，所述可展机构通过控制所述第一摆杆向靠近所述中框支架的方向转动至所述髋关节组件折叠，或者所述可展机构通过控制所述第二摆杆远离所述中框支架的方向转动至所述髋关节组件折叠，以使所述机器人的重心上移。

13.根据权利要求11所述的机器人，其特征在于，所述可展机构通过控制所述第一摆杆向远离所述中框支架的方向转动至所述髋关节组件折叠，或者所述可展机构通过控制所述第二摆杆靠近所述中框支架的方向转动至所述髋关节组件折叠，以使所述机器人的重心下移。

14.根据权利要求11所述的机器人，其特征在于，所述可展机构通过控制所述第一摆杆和所述第二摆杆转动至与所述中框支架的中轴线垂直的角度，以使所述髋关节组件完全展开。

15.根据权利要求10-14所述的机器人，其特征在于，所述机械腿组件包括大腿模组、小腿模组、轮足模组和膝关节电机，所述大腿模组的上端与所述二自由度驱动模块上的俯仰驱动单元的输出端相连接，所述大腿模组的末端与所述小腿模组的上端和所述膝关节电机相连接，所述膝关节电机可带动所述小腿模组转动。

16.根据权利要求15所述的机器人，其特征在于，所述机械腿组件还包括踝关节模组，所述小腿模组的末端通过所述踝关节模组与所述轮足模组相连接，所述踝关节模组可带动所述轮足模组翻转，以实现轮式模态与足式模态之间的切换。

17.根据权利要求16所述的机器人，其特征在于，所述机械腿组件还包括被动轮，所述被动轮与所述大腿模组的末端相连接；

技术总结
本申请提供了一种髋关节组件和机器人，可应用于人工智能、机器人应用、机电一体化等各种应用场景。该髋关节组件包括：可展机构；二自由度驱动模块，设置有两个且对称安装于可展机构的两侧；其中，髋关节组件可应用于机器人，二自由度驱动模块可用于连接机器人的机械腿组件并带动机械腿组件运动，可展机构可用于折叠或展开髋关节组件，以缩短或延长髋关节组件的横向距离，使得两个二自由度驱动模块连接的机械腿组件之间的距离缩短或延长，实现了髋关节组件的可展性，拓宽了髋关节组件的应用场景，从而在髋关节组件应用于机器人时，可以扩大机器人的运动范围，进而提高机器人运动的稳定性和刚度。

技术研发人员：张东胜,钱泽宇,盛闽华,徐淇玮,黎雄,梁聪慧,张正友
受保护的技术使用者：腾讯科技（深圳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12