一种双足机器人及其应用的直线执行器制造技术

技术编号：44449643 阅读：0 留言：0更新日期：2025-02-28 18:54

本发明专利技术公开了一种双足机器人及其应用的直线执行器，包括：主体连接部及设置在主体连接部两侧的腿部，所述腿部包括依次连接的大腿部、小腿部、脚掌组件及用于连接的连杆组件；大腿部包括：大腿旋转关节、大腿抬腿直线关节、小腿弯曲直线关节和大腿支撑板，所述大腿抬腿直线关节和小腿弯曲直线关节均为直线执行器，且反向设置，所述大腿抬腿直线关节两端与小腿弯曲直线关节两端均转动安装；小腿部包括脚踝直线关节、小腿支撑板，脚踝直线关节上端与小腿支撑板可旋转连接，下端与脚掌组件连接。本发明专利技术的有益之处在于，提高双足机器人的负载能力，能够满足双足机器人大负载，高响应速度，高精度的要求。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人，具体的涉及一种双足机器人及其应用的直线执行器。

技术介绍

1、双足机器人是一种仿生型的机器人，能够实现机器人的双足行走和相关动作，双足机器人一般分为大腿关节旋转运动、小腿关节旋转运动、脚踝关节俯仰运动和脚踝关节的翻转运动，传统双足机器人均采用旋转关节实现以上运动；对于采用旋转关节的全尺寸双足机器人或负重型双足机器人，为保证提供足够的扭矩，大腿位置的关节电机会很大，影响整机的拟人性和美观性，对比下，采用直线关节，可以很好的利用大腿位置的空间，将直线执行器藏在大腿轮廓内，并且能够提供足够的推力，从而使双足机器人具有足够的负载能力。

2、但采用直线执行器也有以下弊端：直线执行器是将旋转运动转化为直线运动的关节，多数为开环或半闭环控制，无法消除直线运动末端存在的传动误差，或者采用闭环控制，需要增加线性位移传感器来测量直线运动末端的位移，但成本较高且体积较大；并且对于应用直线执行器的双足机器人，对于实时的位置姿态，控制端能够读取的数据仅有电机端编码器的转角数据，然后需要换算出直线执行器的推出距离，再将直线执行器的推出距离，通过四连杆结构，转换为末端关节的旋转角度，计算出关节最终的旋转角度姿态，过程中计算量大，计算误差大。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种双足机器人及其应用的直线执行器，能够实现双足机器人双编码器的速度、位置的闭环控制，具有负载大、运动精度高、寿命长、体积小等特点，能够满足双足机器人大负载，高响应速度，高精度的要求。</p>

2、具体的，本专利技术公开了一种双足机器人，包括：主体连接部及设置在主体连接部两侧的腿部，所述腿部包括依次连接的大腿部、小腿部、脚掌组件及用于连接的连杆组件；大腿部包括：大腿旋转关节、大腿抬腿直线关节、小腿弯曲直线关节和大腿支撑板，所述大腿抬腿直线关节和小腿弯曲直线关节均为直线执行器，且反向设置，所述大腿抬腿直线关节两端与小腿弯曲直线关节两端均转动安装；小腿部包括脚踝直线关节、小腿支撑板，脚踝直线关节上端与小腿支撑板可旋转连接，下端与脚掌组件连接。

3、采用上述技术方案的有益之处在于，提高双足机器人的负载能力，能够满足双足机器人大负载，高响应速度，高精度的要求。

4、进一步的，所述连杆组件包括连杆一、连杆二，用于连接大腿旋转关节，大腿抬腿直线关节和大腿支撑板，还包括一连接轴，用于连接大腿支撑板与大腿旋转关节，所述连接轴设置有直线关节编码器一。

5、采用上述技术方案的有益之处在于，直线关节编码器一的设置可以精准感应大腿支撑板的旋转角度及速度数据，减少传动误差，与直线执行器内的编码器形成闭环控制，提高整个腿部运行控制精确度。

6、进一步的，所述连杆组件还包括用于连接所述大腿部和所述小腿部的连杆三和连杆四，所述连杆三和连杆四通过销轴一连接，所述大腿支撑板和所述小腿支撑板还通过销轴二连接，所述销轴二设置有直线关节编码器二。

7、进一步的，所述连杆三包括第一连接部和向侧面伸出的对称设置的第二连接部，所述第二连接部设置有供所述销轴一通过的连接孔，所述连杆四设置有凸耳与所述销轴一连接，所述连杆四另一端与所述小腿支撑板连接。

8、采用上述技术方案的有益之处在于，连杆三和连杆四与大腿支撑板和小腿支撑板连接，优化受力结构，使大腿部与小腿部传动更加精确。

9、进一步的，所述脚踝直线关节包括并排设置的脚踝直线关节一和脚踝直线关节二，一端与小腿支撑板旋转连接，另一端与脚掌组件旋转连接，所述小腿支撑板下端设置有一十字转轴与所述脚掌组件连接，所述十字转轴上设置有脚踝直线编码器三和脚踝直线编码器四。

10、采用上述技术方案的有益之处在于，并排设置的脚踝直线关节在共同推出或是回收时实现脚掌组件的前后俯仰动作，差动运动时，实现脚掌组件的左右横滚动作，使机器人运动过程更加流畅。

11、进一步的，所述大腿旋转关节包括：大腿旋转关节一和大腿旋转关节二，所述大腿旋转关节一和所述大腿旋转关节二的旋转轴线垂直。

12、采用上述技术方案的有益之处在于，两个旋转关节的设置使腿部具有多个方向的自由度，满足使用需要。

13、进一步的，所述大腿支撑板对称设置，所述大腿抬腿直线关节和所述小腿弯曲直线关节位于大腿支撑板之间。

14、采用上述技术方案的有益之处在于，对称设置的大腿支撑板起到支撑和防护的作用，腿部更加稳定。

15、进一步的，本申请还公开了一种直线执行器，应用于上述技术方案所述的双足机器人，包括：壳体、电机、行星滚珠丝杠组、编码器，所述电机设置在所述壳体内，所述行星滚珠丝杠组包括输出轴和丝杠螺母，所述丝杠螺母与所述电机连接，所述编码器设置在所述丝杠螺母一端。

16、采用上述技术方案的有益之处在于，具有负载大、运动精度高、寿命长、体积小等特点，能够满足双足机器人大负载，高响应速度，高精度的要求。

17、进一步的，所述壳体两侧设置有连接座一和连接座二，所述连接座一与所述壳体之间通过传感器连接，所述连接座二与所述输出轴的伸出端连接。

18、采用上述技术方案的有益之处在于，两个连接座的设置方便连接，通过在直线执行器外部设置力传感器，实现力\力矩闭环控制，整体实现系统的三环(速度、位置、力)控制,提高精度。

19、进一步的，所述丝杠螺母两侧设置有轴承，所述壳体两端设置密封盖，所述密封盖设置有密封组件。

20、采用上述技术方案的有益之处在于，密封组件的设置使直线执行器具有很好的防尘防水性能，能够满足更多较高防护要求的应用场景需求。

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【技术保护点】

1.一种双足机器人，其特征在于，包括：主体连接部(1)及设置在主体连接部(1)两侧的腿部，所述腿部包括依次连接的大腿部(2)、小腿部(3)、脚掌组件(4)及用于连接的连杆组件；大腿部(2)包括：大腿旋转关节(21)、大腿抬腿直线关节(22)、小腿弯曲直线关节(23)和大腿支撑板(24)，所述大腿抬腿直线关节(22)和小腿弯曲直线关节(23)均为直线执行器，且反向设置，所述大腿抬腿直线关节(22)两端与小腿弯曲直线关节(23)两端均转动安装；小腿部(3)包括脚踝直线关节(31)、小腿支撑板(32)，脚踝直线关节(31)上端与小腿支撑板(32)可旋转连接，下端与脚掌组件(4)连接。

2.根据权利要求1所述的双足机器人，其特征在于，所述连杆组件包括连杆一(51)、连杆二(52)，用于连接大腿旋转关节(21)，大腿抬腿直线关节(22)和大腿支撑板(24)，还包括一连接轴(53)，用于连接大腿支撑板(24)与大腿旋转关节(21)，所述连接轴(53)设置有直线关节编码器一(61)。

3.根据权利要求1所述的双足机器人，其特征在于，所述连杆组件还包括用于连接所述大腿部(

4.根据权利要求3所述的双足机器人，其特征在于，所述连杆三(54)包括第一连接部(543)和向侧面伸出的对称设置的第二连接部(544)，所述第二连接部(544)设置有供所述销轴一(541)通过的连接孔，所述连杆四(55)设置有凸耳(551)与所述销轴一(541)连接，所述连杆四(55)另一端与所述小腿支撑板(32)连接。

5.根据权利要求1所述的双足机器人，其特征在于，所述脚踝直线关节(31)包括并排设置的脚踝直线关节一(311)和脚踝直线关节二(312)，一端与小腿支撑板(32)旋转连接，另一端与脚掌组件(4)旋转连接，所述小腿支撑板(32)下端设置有一十字转轴(33)与所述脚掌组件(4)连接，所述十字转轴(33)上设置有脚踝直线编码器三(63)和脚踝直线编码器四(64)。

6.根据权利要求1所述的双足机器人，其特征在于，所述大腿旋转关节(21)包括：大腿旋转关节一(211)和大腿旋转关节二(212)，所述大腿旋转关节一(211)和所述大腿旋转关节二(212)的旋转轴线垂直。

7.根据权利要求1所述的双足机器人，其特征在于，所述大腿支撑板(24)对称设置，所述大腿抬腿直线关节(22)和所述小腿弯曲直线关节(23)位于大腿支撑板(24)之间。

8.一种直线执行器，其特征在于，应用于上述权利要求1-7所述的双足机器人，包括：壳体(7)、电机(71)、行星滚珠丝杠组、编码器(73)，所述电机(71)设置在所述壳体(7)内，所述行星滚珠丝杠组包括输出轴(74)和丝杠螺母(75)，所述丝杠螺母(75)与所述电机(71)连接，所述编码器(73)设置在所述丝杠螺母(75)一端。

9.根据权利要求6所述的直线执行器，其特征在于，所述壳体(7)两侧设置有连接座一(76)和连接座二(77)，所述连接座一(76)与所述壳体(7)之间通过传感器(78)连接，所述连接座二(77)与所述输出轴(74)的伸出端连接。

10.根据权利要求1所述的直线执行器，其特征在于，所述丝杠螺母(75)两侧设置有轴承，所述壳体(7)两端设置密封盖(72)，所述密封盖(72)设置有密封组件。

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【技术特征摘要】

3.根据权利要求1所述的双足机器人，其特征在于，所述连杆组件还包括用于连接所述大腿部(2)和所述小腿部(3)的连杆三(54)和连杆四(55)，所述连杆三(54)和连杆四(55)通过销轴一(541)连接，所述大腿支撑板(24)和所述小腿支撑板(32)还通过销轴二(542)连接，所述销轴二(542)设置有直线关节编码器二(62)。

【专利技术属性】
技术研发人员：何弢，廖文龙，朱路路，赵磊，
申请(专利权)人：酷哇科技有限公司，
类型：发明
国别省市：

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