一种双足机器人的制作方法

自行车,非机动车装置制造技术1.本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种双足机器人。背景技术：2.随着机器人技术的不断发展，双足机器人技术发展迅速，双足机器人作为机器人技术的高级发展阶段，它是集机构运动学与动力学、材料学、计算机技术、现代控制理论、仿生学等多学科于一体的前沿技术领域。现今，国内外已经研发出了多种双足机器人，并且得到了一定的应用。3.相关技术中的足式机器人，由于采用静平衡步态算法，单腿需要多个相互独立的自由度，使得各个关节处需要设置不同的驱动器，并且驱动器往往是串联堆叠在一起，显得整体结构笨重冗余，与人体的关节结构有很大的差别，人体关节为类球关节，腿骨绕着球心进行转动；存在一部分仿生机器人，由于需要采用动平衡步态算法，从而简化了关节结构，减少了自由度数目和驱动器数目，减轻了机构的整体重量，但是由于存在耦合的自由度，机构的动作轨迹会相对固定，灵活程度会受到限制，并且多个自由度之间存在耦合联动的情况，会增加控制的难度。4.公告号cn111731407b的发明中描述的机器人，其腿部的各个自由度采用串联的盘式电机进行驱动，而不是模拟人体球关节，其腿部关节呈节段式，同一关节的多个自由度无法绕同一球心进行旋转，形态及步态均与人体腿部形态和步态具有较大差异，且堆叠的驱动器使得机器人整体结构笨重冗余；5.公告号cn114030537a的发明申请中描述的机器人，其脚踝关节采用仿生的球头，后腿设置并排的两个推杆电机进行牵动脚后跟，脚踝关节可绕球心转动，但是脚踝关节的单个自由度需要由两个推杆电机共同动作配合完成，并且其俯仰自由度和侧摆自由度间存在耦合联动，导致控制难度增加、控制算法繁杂。技术实现要素：6.有鉴于此，本发明提供了一种双足机器人，用于解决相关技术中足式机器人驱动器串联堆叠显得整体结构笨重冗余、与人体的关节结构有很大的差别，以及部分足式机器人存在耦合的自由度，机构的动作轨迹会相对固定，灵活程度会受到限制，多个自由度之间存在耦合联动，导致控制难度增加的问题。7.为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明提出一种双足机器人，包括髋部支架，所述髋部支架设置有两条腿部，腿部包括从上至下依次连接的髋部球关节、大腿、膝关节、小腿、脚踝球关节和脚掌；8.髋部球关节上设置有第二驱动机构和第三驱动机构，第二驱动机构控制髋部球关节带动大腿以第二直线为转轴侧摆运动，第三驱动机构控制髋部球关节带动大腿以第三直线为转轴俯仰运动，第二直线和第三直线正交于第一正交点，大腿绕着第一正交点转动；9.脚踝球关节上设置有第五驱动机构和第六驱动机构，第五驱动机构控制脚踝球关节带动脚掌以第五直线为转轴侧摆运动，第六驱动机构控制脚踝球关节带动脚掌以第六直线为转轴俯仰运动，第五直线和第六直线正交于第二正交点，脚掌绕着第二正交点转动。10.在一可选实施例中，所述双足机器人还包括第一驱动机构，第一驱动机构设置在所述髋部球关节顶部，控制所述髋部球关节绕第一直线旋转运动；11.所述第一直线、所述第二直线和所述第三直线正交于第一正交点。12.在一可选实施例中，所述髋部球关节包括髋支承座和髋旋转座，所述髋支承座顶部与所述第一驱动机构连接；13.所述髋支承座底部设置第一弧形槽，所述髋旋转座形状契合于所述第一弧形槽，所述髋旋转座滑动连接在所述第一弧形槽内；14.所述第二驱动机构与所述髋旋转座传动连接，所述第二驱动机构控制所述髋旋转座绕所述第二直线进行左右侧摆滑动。15.在一可选实施例中，所述髋支承座的前、后端面均为支承板，所述髋旋转座位于两块所述支承板之间，所述支承板朝向所述髋旋转座的侧面上设置有弧形的滚槽；16.所述髋旋转座朝向所述滚槽的端面上设置若干支承轴，所述支承轴外周套设有第三轴承，第三轴承位于所述滚槽内并沿着所述滚槽滚动。17.在一可选实施例中，所述髋旋转座顶部设置有蜗轮齿条，所述第二驱动机构包括第一蜗杆，所述第一蜗杆横向插设在所述髋支承座上，所述第一蜗杆所述蜗轮齿条啮合。18.在一可选实施例中，所述第二驱动机构还包括第二电机、第一齿轮和第二齿轮；19.所述第二电机横向插设在所述髋支承座上，所述第二电机的输出轴连接并控制所述第一齿轮进行转动；20.所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合；21.所述第二齿轮连接在所述第一蜗杆的一端，所述第二齿轮带动所述第一蜗杆旋转。22.在一可选实施例中，所述髋旋转座上固定设置有第一蜗轮组件，所述第三驱动机构连接并控制所述第一蜗轮组件以所述第三直线为转轴进行旋转。23.在一可选实施例中，所述第一蜗轮组件包括第一蜗轮和第一连接轴，所述第一蜗轮套设在第一连接轴中部，所述第一连接轴两端均与所述髋旋转座连接，所述第一蜗轮、所述第一连接轴和所述髋旋转座同步转动。24.在一可选实施例中，所述第三驱动机构包括第三电机、第一蜗杆齿轮和第三齿轮；25.所述第一蜗杆齿轮两端分别为第一齿轮部和第一蜗杆部，26.所述第三电机的输出轴连接并控制所述第三齿轮转动；27.所述第三齿轮与所述第一齿轮部啮合，所述第一蜗杆部与所述第一蜗轮啮合。28.在一可选实施例中，所述髋部球关节还包括第一箱体组件，所述第一箱体组件底部与所述大腿固定连接；29.所述第一蜗轮的两轴端均凸设有第一蜗轮凸台，所述第一箱体组件左、右两侧开孔，该开孔与所述第一蜗轮凸台转动连接；30.所述第三齿轮和第一蜗杆齿轮设置在所述第一箱体组件内；31.所述第三电机竖直固定在第一箱体组件底部，所述第三电机的输出轴向上穿入所述第一箱体组件内与所述第三齿轮连接。32.在一可选实施例中，所述第一驱动机构包括第一电机、连接座和第一连接板，所述髋部支架的两端均设置有连接筒；33.所述连接座的底部与所述髋部球关节固定连接，所述连接座的顶部设有连接圆台，所述连接圆台插设在所述连接筒的筒内；34.所述第一电机固定在所述连接筒顶部，所述第一电机的输出端为法兰端面，所述第一连接板固定于所述法兰端面底部，所述连接圆台固定于所述第一连接板底部，所述法兰端面带动所述第一连接板和所述连接圆台绕所述第一直线旋转。35.在一可选实施例中，所述第一驱动机构还包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承的内圈均与所述连接圆台配合，所述第一轴承和所述第二轴承的外圈均与所述连接筒的筒内侧壁配合，所述第一轴承位于所述第二轴承上方；36.所述连接筒的筒内侧壁上凸设有限位环，所述第一轴承的底面与所述限位环抵顶；37.所述第一轴承为推力轴承。38.在一可选实施例中，所述脚踝球关节包括踝旋转座、第三蜗轮组件和第三箱体组件；39.所述第三箱体组件顶部与所述小腿固定连接，所述第三蜗轮组件转动连接在所述第三箱体组件底部；40.所述第五驱动机构设置在所述第三箱体组件上，所述第五驱动机构驱动所述第三蜗轮组件以所述第五直线为转轴进行旋转。41.在一可选实施例中，所述第三蜗轮组件包括第三蜗轮和第三连接轴，所述第三蜗轮套设在所述第三连接轴中部；42.所述第三蜗轮两轴端外凸有第三蜗轮凸台，所述第三箱体组件前、后侧开孔，该开孔与所述第三蜗轮凸台转动连接；43.所述第三连接轴两端与所述踝旋转座连接，所述踝旋转座、所述第三蜗轮和所述第三连接轴同步转动。44.在一可选实施例中，所述第五驱动机构包括第五电机、第三蜗杆齿轮和第五齿轮，所述第三蜗杆齿轮的两端分别为第三齿轮部和第三蜗杆部；45.所述第五电机的输出轴连接并驱动所述第五齿轮转动；46.所述第五齿轮与所述第三齿轮部啮合；47.所述第三蜗杆部与所述第三蜗轮啮合。48.在一可选实施例中，所述脚踝球关节还包括踝支承座，所述踝支承座底部与所述脚掌固定连接；49.所述踝支承座上设置有第二弧形槽，所述踝旋转座形状契合于所述第二弧形槽，所述踝旋转座滑动连接在所述第二弧形槽内；50.所述第六驱动机构驱动所述踝支承座相对于所述踝旋转座进行前后俯仰滑动，所述踝支承座以所述第六直线为转轴进行转动。51.在一可选实施例中，所述第六驱动机构包括第六电机、第二蜗杆和第四蜗轮；52.所述第六电机固定在所述踝支承座上，所述第二蜗杆穿设在踝支承座上，所述第六电机的输出轴连接并控制所述第二蜗杆转动；53.所述第四蜗轮与所述踝旋转座并排连接，所述第四蜗轮与所述踝旋转座同步转动，所述第四蜗轮外侧面具有外齿圈，所述外齿圈与所述第二蜗杆啮合。54.在一可选实施例中，所述膝关节包括第二蜗轮组件和第二箱体组件；55.所述第二箱体组件顶部与所述大腿固定连接，所述第二蜗轮组件转动连接在所述第二箱体组件底部；56.所述第二箱体组件上设置有第四驱动机构，所述第四驱动机构连接并控制所述第二蜗轮组件以第四直线为转轴进行旋转。57.在一可选实施例中，所述第二蜗轮组件包括第二蜗轮和第二连接轴，所述第二蜗轮套设在所述第二连接轴中部；58.所述第二蜗轮两轴端外凸有第二蜗轮凸台，所述第二箱体组件左、右两侧开孔，该开孔与所述第二蜗轮凸台转动连接。59.在一可选实施例中，所述小腿顶部左、右两侧均凸设有第二连接板，所述第二连接轴两轴端分别插设在两块所述第二连接板上，所述第二连接轴带动所述小腿以所述第四直线为转轴进行同步转动。60.在一可选实施例中，所述第四驱动机构包括第四电机、第二蜗杆齿轮和第四齿轮，所述第二蜗杆齿轮的两端分别为第二齿轮部和第二蜗杆部；61.所述第四电机的输出轴连接并驱动所述第四齿轮转动；62.所述第四齿轮与所述第二齿轮部啮合；63.所述第二蜗杆部与所述第二蜗轮啮合。64.在一可选实施例中，所述大腿和所述小腿均呈中空管状。65.实施本发明实施例，将具有如下有益效果：66.本发明通过设置具有多自由度的髋部球关节和多自由度的脚踝球关节，且髋部球关节的多个自由度正交于一点、脚踝球关节的多个自由度正交于一点，髋部球关节可带动大腿绕同一点进行多自由度旋转、脚踝球关节带动脚掌绕同一点进行多自由度旋转，达到一定程度上模拟人体球关节的绕同一点转动的效果，可避免采用串联驱动器的冗余结构；且单一自由度可由单一驱动机构进行控制，自由度彼此之间不存在耦合联动，可有效降低控制难度、简化控制算法。67.解决相关技术中足式机器人驱动器串联堆叠显得整体结构笨重冗余、与人体的关节结构有很大的差别，以及部分足式机器人存在耦合的自由度，机构的动作轨迹会相对固定，灵活程度会受到限制，多个自由度之间存在耦合联动，导致控制难度增加的问题。附图说明68.为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。69.其中：70.图1为一可选实施例双足机器人的立体图；71.图2为一可选实施例腿部的分解图；72.图3为一可选实施例髋部球关节处的立体图；73.图4为一可选实施例髋部球关节处的分解图；74.图5为一可选实施例髋部球关节处的另一分解图；75.图6为一可选实施例髋部球关节处部分结构的分解图；76.图7为一可选实施例髋部球关节处在前视角下的剖面图；77.图8为一可选实施例髋部球关节处在左视角下的剖面图；78.图9为一可选实施例髋部球关节处在俯视角下的剖面图；79.图10为一可选实施例髋支承座与髋旋转座连接处的剖面图；80.图11为一可选实施例膝关节处的立体图；81.图12为一可选实施例膝关节处的分解图；82.图13为一可选实施例膝关节处在前视角下的剖面图；83.图14为一可选实施例脚踝球关节处的立体图；84.图15为一可选实施例脚踝球关节处的分解图；85.图16为一可选实施例脚踝球关节处在前视角下的剖面图；86.图17为一可选实施例脚踝球关节处在左视角下的剖面图；87.图18为一可选实施例脚踝球关节处在俯视角下的剖面图。88.附图标记说明如下：1-第一驱动机构；11-第一电机；111-法兰端面；12-第一连接板；13-第一轴承；14-第二轴承；15-连接座；151-连接圆台；2-髋部球关节；21-髋支承座；211-主支承座；2111-第一弧形槽；212-支承板；2121-滚槽；22-髋旋转座；221-蜗轮齿条；222-支承轴；223-第三轴承；23-第一蜗轮组件；231-第一蜗轮；2311-第一蜗轮凸台；232-第一连接轴；24-第一箱体组件；241-第一箱体；242-第一箱盖；243-第一板体；3-第二驱动机构；31-第二电机；32-第一齿轮；33-第二齿轮；34-第一蜗杆；35-第一蜗杆轴承；4-第三驱动机构；41-第三电机；42-第一蜗杆齿轮；421-第一齿轮部；422-第一蜗杆部；43-第三齿轮；5-膝关节；51-第二蜗轮组件；511-第二蜗轮；5111-第二蜗轮凸台；512-第二连接轴；52-第二箱体组件；521-第二箱体；522-第二箱盖；523-第二板体；6-第四驱动机构；61-第四电机；62-第二蜗杆齿轮；621-第二齿轮部；622-第二蜗杆部；63-第四齿轮；7-脚踝球关节；71-踝支承座；711-第二弧形槽；712-挡面；713-挡环；72-踝旋转座；73-第三蜗轮组件；731-第三蜗轮；7311-第三蜗轮凸台；732-第三连接轴；74-第三箱体组件；741-第三箱体；742-第三箱盖；743-第三板体；8-第五驱动机构；81-第五电机；82-第三蜗杆齿轮；821-第三齿轮部；822-第三蜗杆部；83-第五齿轮；9-第六驱动机构；91-第六电机；92-第二蜗杆；93-第四蜗轮；931-外齿圈；94-联轴滑动轴承；95-第二蜗杆轴承；01-髋部支架；011-连接筒；0111-限位环；02-大腿；03-小腿；031-第二连接板；04-脚掌；041-电机槽；l1-第一直线；l2-第二直线；l3-第三直线；l4-第四直线；l5-第五直线；l6-第六直线。具体实施方式89.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。90.请综合参阅图1和图2，为本发明一实施例一种双足机器人，包括髋部支架01，髋部支架01设置有两条腿部，两条腿部可为镜像对称设置，腿部包括从上至下依次连接的髋部球关节2、大腿02、膝关节5、小腿03、脚踝球关节7和脚掌04。91.髋部球关节2上设置有第二驱动机构3和第三驱动机构4，第二驱动机构3控制髋部球关节2带动大腿02以第二直线l2为转轴侧摆运动，第三驱动机构4控制髋部球关节2带动大腿02以第三直线l3为转轴俯仰运动，第二直线l2和第三直线l3正交于第一正交点，大腿02绕着第一正交点转动。92.膝关节5上设置有第四驱动机构6，第四驱动机构6控制膝关节5带动小腿03以第四直线l4为转轴进行前后转动。93.脚踝球关节7上设置有第五驱动机构8和第六驱动机构9，第五驱动机构8控制脚踝球关节7带动脚掌04以第五直线l5为转轴侧摆运动，第六驱动机构9控制脚踝球关节7带动脚掌04以第六直线l6为转轴俯仰运动，第五直线l5和第六直线l6正交于第二正交点，脚掌04绕着第二正交点转动。94.需要说明的是，髋部球关节2和脚踝球关节7中的“球关节”并非指外形为球体的关节，而是指髋部球关节2的多个自由度可带动大腿02绕同一点转动、脚踝球关节7的多个自由度可带动脚掌04绕同一点转动，模拟人体球腿骨或脚掌绕关节处一点进行转动的运动方式。95.双足机器人还包括第一驱动机构1，第一驱动机构1设置在髋部球关节2顶部，控制髋部球关节2绕第一直线l1旋转运动；第一直线l1、第二直线l2和第三直线l3正交于第一正交点。如此一来，髋部球关节2为具有三个自由度的球关节，且正交于一点。96.如图2中所示，腿部包括六个自由度。其中，髋部球关节可带动大腿02进行三个自由度的转动，分别为侧摆自由度、俯仰自由度、自转自由度，分别由第三驱动机构4、第二驱动机构3、第一驱动机构1独立控制；膝关节可带动小腿03进行一个俯仰自由度的转动，由第四驱动机构6控制；脚踝球关节可带动脚掌04进行两个自由度的转动，分别为俯仰自由度和侧摆自由度，分别由第五驱动机构8和第六驱动机构9独立控制。97.请综合参阅图3至图5，第一驱动机构1包括第一电机11、连接座15和第一连接板12，髋部支架01的两端均设置有连接筒011。98.连接座15的底部与髋部球关节2固定连接，连接座15的顶部设有连接圆台151，连接圆台151插设在连接筒011的筒内。99.第一电机11固定在连接筒011顶部，第一电机11的输出端为法兰端面111，第一连接板12固定于法兰端面111底部，连接圆台151固定于第一连接板12底部，法兰端面111带动第一连接板12和连接圆台151绕第一直线l1旋转。在本实施例中，第一直线l1即为第一电机11输出端的轴线。100.第一电机11可为盘式电机。第一电机11可带有机械刹车，使其具有自锁功能，以供双足机器人长时间保持姿态，避免断电时关节不受控制而发生转动导致双足机器人摔倒损坏的情况。101.如图3和图7所示，第一驱动机构1还包括第一轴承13和第二轴承14，第一轴承13和第二轴承14的内圈均与连接圆台151配合，第一轴承13和第二轴承14的外圈均与连接筒011的筒内侧壁配合，第一轴承13位于第二轴承14上方。连接筒011的筒内侧壁上凸设有限位环0111，第一轴承13的底面与限位环0111抵顶。连接筒011筒内上、下均设置有轴承装配孔，分别安装第一轴承13、第二轴承14。102.第一轴承13为推力轴承。第二轴承14为滚动轴承。当第一驱动机构1竖直放置时，第一轴承13为推力轴承的方案使其能承受大部分来自底部所悬挂结构的负载，第一电机11输出轴的大部分负载被转移至第一轴承13上，从而改善第一电机11输出轴的受力情况，同时，第二轴承14为滚动轴承能保证第一电机11的输出力矩和稳定性。从而延长使用寿命和维护周期，并可以保证关节旋转的运动精度及零部件间的紧密配合。103.请综合参阅图3至图10，作为一可选实施例，髋部球关节2包括髋支承座21、髋旋转座22、第一蜗轮组件23、第一箱体组件24。104.髋支承座21顶部与第一驱动机构1连接。髋支承座21底部设置第一弧形槽2111，髋旋转座22形状契合于第一弧形槽2111，髋旋转座22滑动连接在第一弧形槽2111内。髋旋转座22与第一弧形槽2111之间为间隙配合。105.第二驱动机构3与髋旋转座22传动连接，第二驱动机构3控制髋旋转座22绕第二直线l2进行左右侧摆滑动。106.髋支承座21包括主支承座211和固定在主支承座211前、后侧的两块支承板212。第一弧形槽2111由主支承座211和两块支承板212围合形成。107.髋支承座21的前、后端面均为支承板212，髋旋转座22位于两块支承板212之间，支承板212朝向髋旋转座22的侧面上设置有弧形的滚槽2121。108.如图10中所示，髋旋转座22朝向滚槽2121的端面上设置若干支承轴222。髋旋转座22前、后端面上均垂直开设若干螺纹孔，支承轴222的一端加工有外螺纹，将支承轴222有螺纹的一端拧入螺纹孔内进行紧固，另一端套装第三轴承223后插入滚槽2121内。同一端面上的支承轴222整体成弧线形排列。两块支承板212配合夹持髋旋转座22。109.支承轴222外周套设有第三轴承223，第三轴承223位于滚槽2121内并沿着滚槽2121滚动，滚槽2121起到导轨的作用。第三轴承223的外径与滚槽2121之间为间隙配合，第三轴承223不会卡死在滚槽2121内。第三轴承223可以为滚动轴承、滑动轴承、球头轴承中的一种或多种。110.作为替换方案，对上述方案中滚槽2121和支承轴222的位置进行交换，即髋旋转座22两侧端面凹设弧形的滚槽2121，两块支承板212朝向髋旋转座22的面上设置若干支承轴222，支承轴222靠近髋旋转座22的一端套设第三轴承223，支承轴222插入滚槽2121内，第三轴承223位于滚槽2121内并在滚槽2121内滚动。如图4至图6所示，髋旋转座22顶部设置有蜗轮齿条221，第二驱动机构3包括第一蜗杆34，第一蜗杆34横向插设在髋支承座21上，第一蜗杆34与蜗轮齿条221啮合。髋旋转座22顶部弧形面开设有弧形的蜗轮齿条安装槽，蜗轮齿条221固定设置在蜗轮齿条安装槽内。111.在本实施例中，第二直线l2即为蜗轮齿条221的轴线。112.第二驱动机构3还包括第二电机31、第一齿轮32和第二齿轮33；第二电机31横向插设在髋支承座21上，第二电机31的输出轴连接并控制第一齿轮32进行转动；第一齿轮32与第二齿轮33啮合；第二齿轮33连接在第一蜗杆34的一端，第二齿轮33带动第一蜗杆34旋转。113.髋支承座21顶部与连接座15固定连接。髋支承座21顶部设置有横向的电机定位槽和第一蜗杆34装配孔，电机定位槽的内径与第二电机31的外径相契合，将第二电机31沿着电机定位槽的方向推至两者间装配面相接触，通过螺钉固定连接，第二电机31的输出轴穿出髋支承座21一侧，第一齿轮32通过螺钉固定在该输出轴上，通过设置平键进行周向限位，第二齿轮33设置在第一齿轮32底部并与第一齿轮32啮合，第二齿轮33通过螺钉固定在第一蜗杆34的一端。第一蜗杆34的两轴端均套设有第一蜗杆轴承35，使第一蜗杆34转动连接在髋支承座21上，第一蜗杆34中部的螺旋齿裸露并与蜗轮齿条221啮合，第一蜗杆34的两轴端处盖设挡板并固定在髋支承座21上，进行轴向限位。114.当第一蜗杆34的导程角小于第一蜗杆34与蜗轮齿条221间的当量摩擦角时，第一蜗杆34与蜗轮齿条221啮合结构具有自锁性，使得该自由度具有自锁功能，在断电时关节可自锁以保持机器人姿态，防止其摔倒损坏。115.髋旋转座22上固定设置有第一蜗轮组件23，第三驱动机构4连接并控制第一蜗轮组件23以第三直线l3为转轴进行旋转。需要说明的是，此处的静态参考物为第三驱动机构4，第一蜗轮组件23相对于第三驱动机构4转动。116.第一蜗轮组件23包括第一蜗轮231和第一连接轴232，第一蜗轮231套设在第一连接轴232中部，第一连接轴232两端均与髋旋转座22连接，第一蜗轮231、第一连接轴232和髋旋转座22同步转动。在本实施例中，第三直线l3即为第一连接轴232的轴线。示例的，第一蜗轮231加工有花键通孔，第一连接轴232为花键轴且穿插在第一蜗轮231的花键通孔内，髋旋转座22的两端开设有花键孔或槽，用于安装第一连接轴232的两轴端。花键轴的两端可加工有螺纹孔，分别在花键轴的两端拧入限位螺钉，可使第一连接轴232相对于髋旋转座22轴向限位，限位螺钉的螺帽直径大于花键轴的最小直径。第三驱动机构4包括第三电机41、第一蜗杆齿轮42和第三齿轮43。第一蜗杆齿轮42两端分别为第一齿轮部421和第一蜗杆部422。第三电机41的输出轴连接并控制第三齿轮43转动。第三齿轮43与第一齿轮部421啮合，第一蜗杆部422与第一蜗轮231啮合。117.髋部球关节2还包括第一箱体组件24，第一箱体组件24底部与大腿02固定连接。第一蜗轮231的两轴端均凸设有第一蜗轮凸台2311，第一箱体组件24左、右两侧开孔，该开孔与第一蜗轮凸台2311转动连接。第三齿轮43和第一蜗杆齿轮42设置在第一箱体组件24内。第三电机41竖直固定在第一箱体组件24底部，第三电机41的输出轴向上穿入第一箱体组件24内与第三齿轮43连接。118.示例的，第一箱体组件24包括从上至下依次连接的第一箱盖242、第一箱体241和第一板体243。第一箱盖242和第一箱体241盖合，配合支撑第一蜗轮231两轴端的第一蜗轮凸台2311。119.第一箱体241的底面向上凹设有齿轮槽，第三齿轮43和第一齿轮部421位于该齿轮槽内，第一板体243盖设在齿轮槽底部。齿轮槽内顶面上开设中心孔和偏置孔，第一板体243同样对应开设中心孔和偏置孔，第三齿轮43两轴端分别转动连接在齿轮槽内顶面的中心孔和第一板体243的中心孔内，第一齿轮部421两轴端分别转动连接在齿轮槽内顶面的偏置孔和第一板体243的偏置孔内，第一蜗杆部422伸入至第一箱体241内与第一蜗轮231啮合。同理的，第一蜗杆部422与第一蜗轮231之间可自锁。120.如图8所示，第一蜗杆部422末端可套设有轴承，可为滚动轴承，第一箱体组件24上可相应于该轴承设置有轴承装配槽，例如，轴承装配槽设置在第一箱盖242上，轴承装配在轴承装配槽内，用于支撑第一蜗杆齿轮42，同时降低第一蜗杆部422转动时受到的摩擦力。121.第三电机41竖直固定在第一板体243的底部，第三电机41的输出轴向上探入至第一板体243的中心孔与第三齿轮43连接。第一板体243底面与大腿02固定连接，大腿02呈中空管状，第三电机41的机身部分可插装在大腿02的内部。122.工作时，第二电机31控制第一齿轮32转动，带动第二齿轮33和第一蜗杆34转动，第一蜗杆34带动髋旋转座22左右侧摆滑动，从而带动大腿02绕着第二直线l2进行左右侧摆转动，即侧摆自由度。123.第三电机41控制第三齿轮43转动，带动第一蜗杆齿轮42整体转动，第一蜗杆部422沿着第一蜗轮231的蜗轮齿圈转动，从而带动第一箱体组件24整体进行前后转动，进而带动大腿02绕着第三直线l3进行前后俯仰转动，即俯仰自由度。124.第一电机11控制连接座15与髋部球关节2整体进行竖直旋转，从而带动大腿02绕着第一直线l1进行竖直旋转，即自转自由度。125.请综合参阅图11至图13，膝关节5包括第二蜗轮组件51和第二箱体组件52。第二箱体组件52顶部与大腿02固定连接，第二蜗轮组件51转动连接在第二箱体组件52底部。126.第二箱体组件52上设置有第四驱动机构6，第四驱动机构6连接并控制第二蜗轮组件51以第四直线l4为转轴进行旋转。第二蜗轮组件51包括第二蜗轮511和第二连接轴512，第二蜗轮511套设在第二连接轴512中部。在本实施例中，第四直线l4即为第二连接轴512的轴线。127.第二蜗轮511两轴端外凸有第二蜗轮凸台5111，第二箱体组件52左、右两侧开孔，该开孔与第二蜗轮凸台5111转动连接。小腿03顶部左、右两侧均凸设有第二连接板031，第二连接轴512两轴端分别插设在两块第二连接板031上，第二连接轴512带动小腿03以第四直线l4为转轴进行同步转动。128.同理的，第二连接轴512可为花键轴，第二蜗轮511加工有轴向的花键通孔，第二连接轴512穿插在花键通孔内，小腿03顶部的两块第二连接板031上加工有花键孔或槽，用于安装第二连接轴512的两轴端。花键轴的两端可加工有螺纹孔，分别在花键轴的两端拧入限位螺钉，可使第二连接轴512相对于第二连接板031轴向限位。129.第四驱动机构6包括第四电机61、第二蜗杆齿轮62和第四齿轮63，第二蜗杆齿轮62的两端分别为第二齿轮部621和第二蜗杆部622。第四电机61的输出轴连接并驱动第四齿轮63转动，第四齿轮63与第二齿轮部621啮合，第二蜗杆部622与第二蜗轮511啮合。130.第二箱体组件52包括从上至下依次连接的第二板体523、第二箱体521和第二箱盖522。第二箱盖522和第二箱体521盖合，配合支撑第二蜗轮511两轴端的第二蜗轮凸台5111。131.第二箱体521顶部凹设有齿轮槽，第四齿轮63和第二齿轮部621设置在该齿轮槽内，第二板体523盖设在齿轮槽顶部。齿轮槽底开设有中心孔和偏置孔，第二板体523同样对应开设中心孔和偏置孔，第四齿轮63的两轴端分别转动连接在齿轮槽底的中心孔和第二板体523的中心孔内，第二齿轮部621两轴端分别转动连接在齿轮槽底的的偏置孔和第二板体523的偏置孔内，第二蜗杆部622向下伸进第二箱体521内并与第二蜗轮511啮合。同理的，第二蜗杆部622与第二蜗轮511之间可自锁。132.第二蜗杆部622末端可套设有轴承，可为滚动轴承，第二箱体组件52上可相应于该轴承设置有轴承装配槽，例如，轴承装配槽设置在第二箱盖522上，轴承装配在轴承装配槽内，用于支撑第二蜗杆齿轮62，同时降低第二蜗杆部622转动时受到的摩擦力。133.第四电机61固定在第二板体523的顶部，第四电机61的输出轴向下穿过第二板体523的中心孔与第四齿轮63连接。第二板体523的顶面与大腿02固定连接。134.同理的，大腿02可呈中空管状，第四电机61的机身设置在大腿02内。135.工作时，第四电机61控制第四齿轮63转动，进而带动第二蜗杆齿轮62整体转动，第二蜗杆部622带动第二蜗轮511转动，第二连接轴512跟随第二蜗轮511转动，第二连接轴512带动小腿03绕第四直线l4进行前后俯仰运动，即俯仰自由度。136.请综合参阅图14至图18，作为一可选实施例，脚踝球关节7包括踝旋转座72、第三蜗轮组件73和第三箱体组件74。第三箱体组件74顶部与小腿03固定连接，第三蜗轮组件73转动连接在第三箱体组件74底部。第五驱动机构8设置在第三箱体组件74上，第五驱动机构8驱动第三蜗轮组件73以第五直线l5为转轴进行旋转。第三蜗轮组件73连接并带动踝旋转座72同步转动。137.第三蜗轮组件73包括第三蜗轮731和第三连接轴732，第三蜗轮731套设在第三连接轴732中部。在本实施例中，第五直线l5即为第三连接轴732的轴线。138.第三蜗轮731两轴端外凸有第三蜗轮凸台7311，第三箱体组件74前、后侧开孔，该开孔与第三蜗轮凸台7311转动连接。所述第三连接轴732两端与所述踝旋转座72连接，所述踝旋转座72与所述第三连接轴732同步转动。139.示例的，第三蜗轮731加工有花键通孔，第三连接轴732为花键轴且穿插在第三蜗轮731的花键通孔内，踝旋转座72的两端开设有花键孔或槽，用于安装第三连接轴732的两轴端，第三蜗轮731转动时，带动第三连接轴732转动，进而带动踝旋转座72左右侧摆。花键轴的两端可加工有螺纹孔，分别在花键轴的两端拧入限位螺钉，可使第三连接轴732相对于踝旋转座72轴向限位，限位螺钉的螺帽直径大于花键轴的最小直径。140.第五驱动机构8包括第五电机81、第三蜗杆齿轮82和第五齿轮83，第三蜗杆齿轮82的两端分别为第三齿轮部821和第三蜗杆部822。第五电机81的输出轴连接并驱动第五齿轮83转动，第五齿轮83与第三齿轮部821啮合，第三蜗杆部822与第三蜗轮731啮合。141.第三箱体组件74包括从上至下设置的第三板体743、第三箱体741和第三箱盖742。第三箱盖742和第三箱体741盖合，配合支撑第三蜗轮731两轴端的第三蜗轮凸台7311。第三板体743顶部与小腿03固定连接，第五电机81的机身隐藏于小腿03内部。142.第三箱体741顶部向下凹设有齿轮槽，第五齿轮83与第三齿轮部821均位于该齿轮槽内，第三板体743盖设在齿轮槽顶部。齿轮槽底开设有中心孔和偏置孔，第三板体743同样对应开设中心孔和偏置孔，第五齿轮83的两轴端分别转动连接在齿轮槽底的中心孔和第三板体743的中心孔内，第三齿轮部821的两轴端分别转动连接在齿轮槽的偏置孔和第三板体743的偏置孔内，第三蜗杆部822向下伸入至第三箱体741内并与第三蜗轮731啮合。同理的，第三蜗杆部822与第三蜗轮731之间可自锁。143.如图16中所示，第三蜗杆部822末端可套设有轴承，可为滚动轴承，第三箱体组件74上可相应于该轴承设置有轴承装配槽，例如，轴承装配槽设置在第三箱盖742上，轴承装配在轴承装配槽内，用于支撑第三蜗杆齿轮82，同时降低第三蜗杆部822转动时受到的摩擦力。144.脚踝球关节7还包括踝支承座71，踝支承座71底部与脚掌04固定连接。踝支承座71上设置有第二弧形槽711，踝旋转座72形状契合于第二弧形槽711，踝旋转座72滑动连接在第二弧形槽711内。踝旋转座72外周设置为弧形面，该弧形面为优弧，第二弧形槽711的形状相应契合，用于防止踝旋转座72相对于踝支承座71向上脱位，对踝旋转座72进行竖直方向上的限位。踝旋转座72可为截面为弓形的扁柱状，该弓形的弧大于半圆，即优弧弓，弓形柱的柱面即为上述的弧形面。踝旋转座72中部设置避让空间以供安装第三蜗轮组件73。145.第六驱动机构9驱动踝支承座71相对于踝旋转座72进行前后俯仰滑动，踝支承座71以第六直线l6为转轴进行转动。146.第六驱动机构9包括第六电机91、第二蜗杆92和第四蜗轮93。第六电机91固定在踝支承座71上，第二蜗杆92穿设在踝支承座71上，第六电机91的输出轴连接并控制第二蜗杆92转动。在一可选实施例中，第六电机91与第二蜗杆92之间通过设置一联轴滑动轴承94进行连接，第二蜗杆92的一端插设在联轴滑动轴承94内，第二蜗杆92的另一端套设有第二蜗杆轴承95，第二蜗杆轴承95可为滚动轴承，第二蜗杆轴承95和联轴滑动轴承94均设置在踝支承座71内。第二蜗杆轴承95和联轴滑动轴承94分别用于支撑第二蜗杆92的两端，同时减少转动摩擦。联轴滑动轴承94具有联轴器功能和滑动轴承功能。示例的，踝支承座71呈类似“凹”字状，踝支承座71开设中间槽，第二蜗杆92穿插在中间槽内，以供露出第二蜗杆92中部的螺旋齿。第二蜗杆92的两端均位于踝支承座71内。第四蜗轮93与踝旋转座72并排连接，第四蜗轮93与踝旋转座72同步转动。第四蜗轮93外侧面具有外齿圈931，外齿圈931与第二蜗杆92啮合。在本实施例中，第六直线l6即为第四蜗轮93的轴线。同理的，外齿圈931与第二蜗杆92之间可自锁。147.第四蜗轮93可通过设置螺钉和定位销固定在踝旋转座72的一侧端面上，第四蜗轮93可为截面为弓形的扁柱状，类似于踝旋转座72，该弓形的弧大于半圆，弓形柱的柱面设置上述的外齿圈931，外齿圈931基圆的圆弧与踝旋转座72弧形面的圆弧为同心圆弧，以使第四蜗轮93与踝旋转座72绕同一轴线同步转动。148.第二弧形槽711左右方向上的一侧设置有挡面712，挡面712与踝旋转座72的一端面抵顶，踝旋转座72的另一端面与第四蜗轮93的一端面抵接，第四蜗轮93的另一端面处设置有挡环713，挡环713和挡面712配合对踝旋转座72以及第四蜗轮93进行左右方向上的限位。在装配时，可以从第二弧形槽711一侧往挡面712方向推入踝旋转座72和第四蜗轮93，再推入挡环713，再将挡环713采用螺钉等锁紧件固定在踝支承座71上。149.脚掌04与踝支承座71固定连接，脚掌04与踝支承座71整体呈足状。脚掌04与踝支承座71可为一体或者两个部件进行固定连接。脚掌04可增大其与地面的接触面积，模拟人体足部。脚掌04前端设置电机槽041，第六电机91的机身位于电机槽041内。150.可选的，所述脚掌04底部设置有缓冲层或/和防滑层。作为一示例，脚掌04底部可选择地贴有橡胶垫或者硅胶垫，具有缓冲作用，可以保护结构减少冲击；橡胶垫或者硅胶垫的底部表面加工有纹路，可以增大与地面的摩擦，具有防滑效果。151.工作时，第五电机81控制第五齿轮83转动，带动第三蜗杆齿轮82整体转动，第三蜗杆部822带动第三蜗轮731和第三连接轴732旋转，踝旋转座72跟随第三连接轴732旋转，进而带动踝支承座71和脚掌04整体绕着第五直线l5进行左右侧摆转动，即侧摆自由度。152.第六电机91驱动第二蜗杆92转动，第二蜗杆92沿着第四蜗轮93的外齿圈931转动，从而带动踝支承座71和脚掌04整体绕着第六直线l6进行前后俯仰滑动，即俯仰自由度。153.本实施例中的第二电机31、第三电机41、第四电机61、第五电机81和第六电机91，均可采用体积较小的径向磁场电机，可避免在关节处堆叠体积较大的轴向磁场电机(即盘式电机)，减少占用空间，减轻质量，且采用径向磁场电机时，且部分电机的机身可设置在大腿02或者小腿03内，对其进行隐藏，合理利用大腿02和小腿03的空间，简化机器人外观线条。154.综上所述，本发明具有以下有益效果：155.1、通过设置具有多自由度的髋部球关节2和多自由度的脚踝球关节7，且髋部球关节2的多个自由度正交于一点、脚踝球关节7的多个自由度正交于一点，髋部球关节2可带动大腿02绕同一点进行多自由度旋转、脚踝球关节7带动脚掌04绕同一点进行多自由度旋转，达到一定程度上模拟人体球关节的绕同一点转动的效果，使得双足机器人形态及步态更为拟人；156.2、可避免采用传统足式机器人串联盘式电机的冗余关节结构，本发明各个关节尺寸小，并可采用体积较小的径向磁场电机，结构简单且类似，易于模块化；157.3、腿部具有的自由度多且互相独立，各个自由度彼此之间不存在耦合联动，并且单一自由度可由单一驱动机构进行控制，可有效降低控制难度、简化控制算法，使得控制简单可靠、动作灵活多变，与人体的步态运动更为接近；158.4、本双足机器人多采用蜗轮蜗杆的传动机构，使得减速比大，结构紧凑，传动平稳可靠，承载能力强，并且能够自锁以保持动作姿态，避免断电时机构摔倒造成损坏。159.5、大腿02和小腿03均呈中空管状，减轻重量的同时，管内可用于放置电机的机身，对其进行隐藏，降低关节处的突兀感，有效利用大腿02和小腿03内部空间，简化机器人外观线条以及均衡重量。160.以上所述仅是本技术的较佳实施方式而已，并非对本技术做任何形式上的限制，虽然本技术已以较佳实施方式揭露如上，然而并非用以限定本技术，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本技术技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施方式，但凡是未脱离本技术技术方案的内容，依据本技术的技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本技术技术方案的范围内。









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