【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人制造，更具体地，涉及一种人形机器人腿部结构及机器人。
技术介绍
1、机器人技术中，人形机器人的研究是行业的热点。人形机器人的下肢通常像人类一样具有双腿，包括髋关节、大腿、膝关节、小腿、踝关节、足等特征。
2、现有技术中的人形机器人较多采用传统串联机械臂的设计方式，将电机安排在对应关节的位置实现机器人腿部的运动，采用这样的设计虽然结构简单便于实现，但是存在机器人腿部重量大、运动惯量大等问题，从而降低了机器人行走的动态响应能力。此外，现有技术中的人形机器人腿部存在复杂的电气系统，线束裸露，不够美观。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种人形机器人腿部结构及机器人，能够为现有技术的人形机器人腿部惯量较大且线束裸露，外形不够美观等问题提供一种有效的解决方案。
2、本专利技术的第一方面，提供了一种人形机器人的腿部结构，包括：大腿，所述大腿包括有四个伺服电机，大腿支架，主控舱以及两组一级带传动结构；小腿，所述小腿包括小腿支架，数据处理电路板，二级带传动输出同步轮轴以及二级带传动结构；膝关节，所述膝关节包括2组连杆以及膝关节轴；踝关节，所述踝关节为一组2rsu-u机构，所述2rsu-u机构包括两组rsu机构以及一个踝关节轴；足。
3、可选地，所述大腿的四个伺服电机纵向顺序排列放置。
4、可选地，所述大腿的大腿支架包括：存在至少三组对称的镂空结构，实现轻量化；应有四组固定孔，纵向顺序排列并对应大腿的每一个伺服电机，每组固定孔对称
5、可选地，所述主控舱内部存在进行整条腿控制与运动解算的电路板。所述主控舱与权利要求3所述大腿支架相连接。
6、可选地，所述大腿的两组一级带传动结构分布在大腿左右两侧，每组一级带传动结构包括一级带传动输入同步轮，一级带传动同步带，一级带传动输出同步轮以及一级带传动张紧装置。所述一级带传动输入同步轮采用s5m齿形，共21齿，并与大腿的第二伺服电机和第三伺服电机输出轴相连接。所述一级带传动输出同步轮采用s5m齿形，共24齿，具有轴并与大腿支架的轴承座通过轴承连接，且具有8个以环形阵列分布的通孔。所述一级带传动张紧装置分别与大腿支架的张紧装置固定孔相连接，张紧一级带传动同步带。
7、可选地，所述小腿的小腿支架包括：整体为弓形结构，中心镂空；中心有至少两个存在螺纹孔的凸台特征；弓形结构底端存在二级带传动输出同步轮轴装配特征，且具有至少两个定位凸台；自上而下应具有共3组轴承座；在第三轴承座上方具有传感器舱；在第二轴承座下方传感器舱上方存在一组张紧装置固定特征。
8、可选地，所述小腿的二级带传动输出同步轮轴包括：左右对称各有一个轴；具有定位槽，与小腿支架中二级带传动输出同步轮轴装配特征的定位凸台配合实现定位，并通过螺栓固定。
9、可选地，所述小腿的传感器舱左右对称分布在小腿两侧各一个，传感器舱包括与小腿支架为一体的传感器底舱，磁编码器以及舱盖。所述传感器底舱存在长方形开槽，磁编码器装配在传感器底舱，舱盖装配在传感器底舱。
10、可选地，所述小腿的小腿支架与二级带传动输出同步轮轴应共同具有走线槽特征。
11、可选地，所述小腿的数据处理电路板与小腿支架的中心带有螺纹孔的凸台通过螺栓相连接。
12、可选地，所述膝关节的膝关节轴与小腿的小腿支架的第二轴承座相连接。
13、可选地，所述膝关节的2组连杆中第一组连杆包括两个对称的连杆，连杆一端与大腿的第四伺服电机输出轴相连接，另一端具有轴承座。所述2组连杆中第二组连杆只有一个连杆，连杆一端与第一组连杆的轴承座通过轴承相连接，另一端与小腿支架的第一轴承座相连接。
14、可选地，所述大腿支架，两组连杆与小腿支架组成平面四连杆机构，实现膝关节在矢状面的运动。
15、可选地，所述小腿的两组二级带传动完全左右对称分布在小腿两侧，每组二级带传动包括二级带传动输入同步轮，二级带传动同步带，二级带传动输出同步轮以及二级带传动张紧装置。所述二级带传动输入同步轮采用s5m齿形，齿数18，中心应具有轴承座，与膝关节的膝关节轴装配，同时应具有8个以环形阵列分布的螺纹孔，并与大腿的一级带传动输出同步轮的8个通孔通过螺栓连接。所述二级带传动输出同步轮采用s5m齿形，齿数18，中心应具有轴承座，与小腿的二级带传动同步轮轴的轴相配合。所述二级带传动输出同步轮具有两个分布在两侧的定位槽以及以环形阵列分布的8个通孔。所述二级带传动张紧装置，装配有轴承，并与小腿的小腿支架的张紧装置固定特征装配，张紧二级带传动同步带。
16、可选地，所述踝关节的两组rsu机构左右对称分布在小腿两侧，每组rsu机构包括踝关节第一连杆，踝关节第二连杆以及t型轴。所述踝关节第一连杆包括两个零件，两个零件均具有定位凸台，其中第一零件应具有环形阵列分布的8个通孔，第二零件应具有环形阵列分布的8个螺纹孔。所述踝关节第一连杆的定位凸台与小腿的二级带传动输出同步轮的定位槽配合实现定位，并通过螺栓以第一零件，二级带传动输出同步轮，第二零件的顺序相连接。所述踝关节第一连杆末端还应具有轴。所述踝关节第二连杆两端应具有轴承座，其中一端轴承座应装配有球面轴承实现球面副，另一端轴承座应装配有滚动轴承以实现转动副。所述踝关节第二连杆装配有球轴承的轴承座应与踝关节第一连杆末端轴相装配。所述t型轴的横向两端应与踝关节第二连杆装配有滚动轴承的轴承座相装配。
17、可选地，所述足至少有两个左右对称的轴承座，各与踝关节的左右两侧的t型轴的垂直于横向的单端相连接。
18、可选地，所述踝关节轴为十字轴，其中左右两端的轴应与小腿的小腿支架的第三轴承座相装配，前后两端的轴应与足的轴承座相连接。
19、本专利技术的第二方面，提供一种机器人以及人形机器人，包括上述实施例中所述的人形机器人腿部结构。
20、本专利技术的人形机器人腿部结构，不同于将电机直接安排在运动关节上的传统人形机器人腿部结构，通过将电机统一放置在大腿上端的位置，有效的降低了整条腿部的惯量，对响应速度的提高具有重要意义，并通过巧妙设计传动结构实现各关节的运动，同时保证了整条腿部的自由度以及运动灵活性。此外，通过在合理位置设置走线槽并优化大腿和小腿零件的外形，有效防止线束外露，保证外观的美观度。
21、通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。
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1.一种人形机器人的腿部结构，其特征在于，所述人形机器人的腿部结构包括大腿、小腿、膝关节和踝关节和足；
2.根据权利要求1所描述的人形机器人的腿部结构，其特征在于，所述大腿的四个伺服电机纵向顺序排列放置，应有四组固定孔，纵向顺序排列并对应每一个伺服电机，每组固定孔对称分布在伺服电机左右两侧；内侧应有走线槽；底端应具有两个对称的轴承座；应具有至少2组张紧装置固定孔；所述大腿支架包括：存在至少三组对称的镂空结构，且主控舱与大腿支架相连接。
3.根据权利要求1所描述的人形机器人的腿部结构，其特征在于，所述主控舱内部存在进行整条腿控制与运动解算的电路板。
4.根据权利要求2所描述的人形机器人的腿部结构，其特征在于，所述两组一级带传动结构分布在大腿左右两侧，每组一级带传动结构包括一级带传动输入同步轮、一级带传动同步带、一级带传动输出同步轮以及一级带传动张紧装置；
5.根据权利要求1所描述的人形机器人的腿部结构，其特征在于，所述小腿支架包括：整体为弓形结构，中心镂空；中心有至少存在两个螺纹孔的凸台特征；弓形结构底端存在二级带传动输出同步轮轴装配
6.根据权利要求5所描述的人形机器人的腿部结构，其特征在于，所述二级带传动输出同步轮轴包括：左右对称各有一个轴；具有定位槽，与小腿支架中二级带传动输出同步轮轴装配特征的定位凸台配合实现定位，并通过螺栓固定；所述小腿支架与二级带传动输出同步轮轴应共同具有走线槽特征；所述数据处理电路板与小腿支架的中心带有螺纹孔的凸台通过螺栓相连接；所述膝关节轴与小腿支架的第二轴承座相连接。
7.根据权利要求6所描述的人形机器人的腿部结构，其特征在于，所述膝关节的2组连杆中第一组连杆包括两个对称的连杆，连杆一端与第四伺服电机输出轴相连接，另一端具有轴承座；所述2组连杆中第二组连杆只有一个连杆，连杆一端与第一组连杆的轴承座通过轴承相连接，另一端与小腿支架的第一轴承座相连接；所述大腿支架，两组连杆与小腿支架组成平面四连杆机构，实现膝关节在矢状面的运动。
8.根据权利要求7所描述的人形机器人的腿部结构，其特征在于，所述小腿的两组二级带传动完全左右对称分布在小腿两侧；所述每组二级带传动包括二级带传动输入同步轮、二级带传动同步带、二级带传动输出同步轮以及二级带传动张紧装置；
9.根据权利要求1所描述的人形机器人的腿部结构，其特征在于，所述踝关节的两组RSU机构左右对称分布在小腿两侧；所述每组RSU机构包括踝关节第一连杆、踝关节第二连杆以及T型轴；
10.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的腿部结构作为双足机器人的腿部结构，或如权利要求1～9任一项所述的腿部结构作为人形机器人的腿部结构。
...【技术特征摘要】
1.一种人形机器人的腿部结构，其特征在于，所述人形机器人的腿部结构包括大腿、小腿、膝关节和踝关节和足；
2.根据权利要求1所描述的人形机器人的腿部结构，其特征在于，所述大腿的四个伺服电机纵向顺序排列放置，应有四组固定孔，纵向顺序排列并对应每一个伺服电机，每组固定孔对称分布在伺服电机左右两侧；内侧应有走线槽；底端应具有两个对称的轴承座；应具有至少2组张紧装置固定孔；所述大腿支架包括：存在至少三组对称的镂空结构，且主控舱与大腿支架相连接。
3.根据权利要求1所描述的人形机器人的腿部结构，其特征在于，所述主控舱内部存在进行整条腿控制与运动解算的电路板。
4.根据权利要求2所描述的人形机器人的腿部结构，其特征在于，所述两组一级带传动结构分布在大腿左右两侧，每组一级带传动结构包括一级带传动输入同步轮、一级带传动同步带、一级带传动输出同步轮以及一级带传动张紧装置；
5.根据权利要求1所描述的人形机器人的腿部结构，其特征在于，所述小腿支架包括：整体为弓形结构，中心镂空；中心有至少存在两个螺纹孔的凸台特征；弓形结构底端存在二级带传动输出同步轮轴装配特征，且具有至少两个定位凸台；自上而下应具有共3组轴承座；在第三轴承座上方具有传感器舱；在第二轴承座下方和传感器舱上方之间存在一组张紧装置固定特征；所述传感器舱左右对称分布在小腿两侧各一个；所述传感器舱包括与小腿支架为一体的传感器底舱，磁编码器以及舱盖；所述传感器底舱存在长方形开槽，磁编码器装配在传感器底舱，舱盖装配在传感器底舱。
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，王天一，魏松海，汤陈昕，王一灿，戴乐，武传宇，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：
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