机器人髋关节机构的制作方法

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1.本实用新型涉及智能机器人技术领域，特别是涉及一种机器人髋关节机构。

背景技术：

2.智能机器人是一种能够半自主或全自主工作的智能机器，智能机器人能够通过编程和自动控制来执行诸如作业或移动等任务。智能机器人从外观及结构上可以分为工业机器人与仿生机器人。工业机器人主要用于工业自动化的加工制造，例如多关节机械手或多自由度的机器装置等；仿生机器人主要是指具有双足行走、模拟人类动作等能力的智能机器人，例如舞蹈表演机器人、儿童陪伴机器人、机甲类双足智能格斗机器人等等。
3.仿生机器人的股关节安装在身体与大腿之间的衔接位置处，目前仿生机器人两侧的股关节只能实现岔开动作，以实现模拟人类劈腿(俗称一字马)的姿态。但是在模拟人类的转身时，通常只能通过一条腿蹬地，使另一条腿的脚掌与地面滑动摩擦的方式实现；尤其在需要对一些舞蹈动作中转体的体态进行模仿时，现有的只具有岔开动作的股关节无法进行模拟，模拟效果差。

技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是：
5.现有股关节只具有单一的岔开动作，对转体动作的模拟效果差。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种机器人髋关节机构，其特征在于，包括：
7.固定架，用于连接机器人的躯干；
8.水平驱动件，与所述固定架连接；
9.衔接件，与所述水平驱动件连接，所述水平驱动件驱动所述衔接件相对所述固定架转动；所述衔接件包括连接块、与所述连接块连接的衔接块、设置在所述衔接块上的固定块；所述连接块与所述水平驱动件连接；
10.竖直驱动件，与所述固定块连接；及
11.腿部关节，所述竖直驱动件驱动所述腿部关节相对所述衔接件转动；所述腿部关节上设置有安装板与铰接板，所述安装板与所述竖直驱动件连接，所述铰接板与所述衔接块相铰接。
12.在其中一个实施例中，所述衔接块包括支撑部及与所述支撑部连接的延伸部；所述支撑部与所述连接块连接。
13.在其中一个实施例中，所述延伸部上设置有铰接柱，所述铰接柱呈圆柱状结构设置，所述铰接柱插设在所述铰接板上。
14.在其中一个实施例中，所述支撑部呈矩形直板状结构设置，所述延伸部呈矩形直板状结构设置，所述延伸部设置在所述支撑部的一侧，所述延伸部垂直于所述支撑部设置。
15.在其中一个实施例中，所述固定架包括底板部、与所述底板部连接的侧板部、与所
述侧板部连接的固定部；所述固定部与所述水平驱动件连接。
16.在其中一个实施例中，所述底板部呈矩形直板状结构设置，所述侧板部呈矩形直板状结构设置，所述侧板部设置在所述底板部的一侧，所述侧板部垂直于所述底板部设置。
17.在其中一个实施例中，所述底板部上设置有插销，所述衔接块上设置有插孔；所述插销呈圆柱状结构设置，所述插销对应插设在所述插孔内。
18.在其中一个实施例中，所述插孔远离所述固定架的一端呈沉头孔状结构设置；所述衔接块上设置有紧固螺钉，所述紧固螺钉穿过所述插孔并与所述插销螺纹连接。
19.在其中一个实施例中，所述连接块呈l状结构设置，所述连接块一端与所述水平驱动件连接，所述连接块的另一端与所述衔接块连接。
20.在其中一个实施例中，所述水平驱动件为数字舵机；所述竖直驱动件为数字舵机。
21.上述机器人髋关节机构与现有技术相比，其有益效果在于：
22.通过设置水平驱动件实现腿部关节相对躯干实现水平转动的动作，通过设置竖直驱动件实现腿部关节相对躯干实现抬腿的动作，再通过衔接件进行连接，实现腿部关节在水平方向内的多角度抬腿动作，保证劈腿动作的同时，满足多样化的舞蹈动作与转体动作需求，提高体态的模拟效果。
附图说明
23.图1为本实用新型一实施方式的机器人髋关节机构的结构示意图；
24.图2为图1中机器人髋关节机构的分解结构示意图；
25.图3为图1中机器人髋关节机构的另一角度的分解结构示意图。
26.附图中标号的含义为：
27.100、机器人髋关节机构；
28.10、固定架；11、底板部；12、侧板部；13、固定部；15、插销；
29.20、水平驱动件；21、机壳；22、边条；23、转轴；24、摆臂；
30.30、衔接件；31、连接块；32、衔接块；33、固定块；35、支撑部；36、延伸部；37、插孔；38、紧固螺钉；39、铰接柱；
31.40、竖直驱动件；
32.50、腿部关节；51、安装板；52、铰接板。
具体实施方式
33.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
34.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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
置或元件必须具有特定的方位、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。
35.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
36.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。
37.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
38.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
39.请参阅图1至图3，为本实用新型一实施方式的机器人髋关节机构100，包括固定架10、与固定架10连接的水平驱动件20、与水平驱动件20连接的衔接件30、与衔接件30连接的竖直驱动件40、与竖直驱动件40连接的腿部关节50。该固定架10用于连接机器人的躯干；水平驱动件20驱动衔接件30相对固定架10转动，水平驱动件20驱动衔接件30在水平方向内转动(定义竖直方向为仿生机器人在站立状态下的身高方向，定义水平方向为仿生机器人在站立状态下的身高方向的垂直方向)。该衔接件30包括连接块31、与连接块31连接的衔接块32、设置在衔接块32上的固定块33；连接块31与水平驱动件20连接，该固定块33与竖直驱动件40连接，该竖直驱动件40驱动腿部关节50相对衔接件30转动，竖直驱动件40驱动腿部关节50在竖直方向内转动；腿部关节50上设置有安装板51与铰接板52，安装板51与竖直驱动件40连接，铰接板52与衔接块32相铰接。
40.上述机器人髋关节机构100，通过设置水平驱动件20实现腿部关节50相对躯干实现水平转动的动作，通过设置竖直驱动件40实现腿部关节50相对躯干实现抬腿的动作，再通过衔接件30进行连接，实现腿部关节50在水平方向内的多角度抬腿动作，保证劈腿动作的同时，满足多样化的舞蹈动作与转体动作需求，提高体态的模拟效果。
41.进一步地，该固定架10包括底板部11、与底板部11连接的侧板部12、与侧板部12连接的固定部13。该底板部11呈矩形直板状结构设置，该底板部11沿水平方向延伸设置，该侧板部12呈矩形直板状结构设置，该侧板部12设置在底板部11的一侧，该侧板部12垂直于底板部11设置，该侧板部12远离底板部11的一侧与机器人的躯干连接固定，固定架10的横截
面呈l状结构设置，保证对水平驱动件20进行支撑固定，同时保证衔接件30相对固定架10转动的自由度范围；该固定部13呈矩形长条状结构设置，该固定部13沿水平方向设置，固定部13自侧板部12向靠近底板部11方向延伸设置，该固定部13与底板部11并列设置，固定部13与水平驱动件20连接。
42.进一步地，该水平驱动件20安装在固定架10上；该水平驱动件20包括机壳21、与机壳21连接的边条22、穿设在机壳21上的转轴23、与转轴23连接的摆臂24。该机壳21呈中空矩形状结构设置，该机壳21的底部与底板部11相抵接，机壳21的侧壁与侧板部12相抵接；该边条22呈矩形长条状结构设置，边条22沿水平方向设置，边条22设置在机壳21的一端，该边条22与固定部13相抵接并通过螺栓连接固定；该转轴23呈圆柱状结构设置，该机壳21的内部设置有驱动马达(图未示)，该转轴23与机壳21内部的驱动马达连接，该转轴23设置在机壳21远离底板部11的一侧；该摆臂24设置在转轴23远离机壳21的一端，该摆臂24自转轴23向两侧凸起设置。在本实施例中，该水平驱动件20为数字舵机。
43.进一步地，该连接块31与水平驱动件20的摆臂24连接固定，该连接块31呈l状结构设置，连接块31的顶端沿水平方向设置，连接块31一端与水平驱动件20连接，连接块31的另一端与衔接块32连接。该衔接块32包括支撑部35及与支撑部35连接的延伸部36；该支撑部35呈矩形直板状结构设置，支撑部35与连接块31连接，该支撑部35设置在底板部11远离水平驱动件20的一侧；该延伸部36呈矩形直板状结构设置，延伸部36设置在支撑部35的一侧，该延伸部36垂直于支撑部35设置；该固定块33呈矩形长条状结构设置，该固定块33沿竖直方向延伸设置，该固定块33自支撑部35向靠近延伸部36方向延伸设置，该固定块33与延伸部36并列设置。
44.进一步地，该底板部11上设置有插销15，该插销15呈圆柱状结构设置，插销15自底板部11向支撑部35方向延伸设置；该衔接块32上设置有插孔37，该插孔37设置在支撑部35上，该插销15对应插设在插孔37内，将插销15插入插孔37内，以将衔接件30与固定架10相铰接，通过连接块31与水平驱动件20连接，通过支撑部35与底板部11相铰接，保证衔接件30与固定架10之间连接的可靠性。在本实施例中，该插孔37远离固定架10的一端呈沉头孔状结构设置；该衔接块32上设置有紧固螺钉38，该紧固螺钉38沿竖直方向设置，紧固螺钉38穿过插孔37并与插销15螺纹连接，该紧固螺钉38与支撑部35相抵接，防止衔接件30与固定架10脱离，同时保证衔接件30可相对固定架10转动。
45.进一步地，该竖直驱动件40的顶面与支撑部35相抵接，该竖直驱动件40的侧面与延伸部36相抵接，该竖直驱动件40与水平驱动件20呈并列状设置。在本实施例中，该延伸部36设置在支撑部35靠近侧板部12的一侧，该竖直驱动件40为数字舵机；该竖直驱动件40的结构与水平驱动件20的结构相同，在此不再对竖直驱动件40的驱动件进行赘述，区别之处在于水平驱动件20的摆臂24设置在远离底板部11的一侧，而竖直驱动件40的摆臂24设置在远离侧板部12的一侧，进而根据不同的设置方向，水平驱动件20通过沿水平方向设置的固定部13连接固定，竖直驱动件40通过沿竖直方向设置的固定块33连接固定。
46.进一步地，该腿部关节50顶端的两侧相对设置有安装板51与铰接板52，该安装板51呈直板状结构设置，安装板51与竖直驱动件40的摆臂24连接固定；该铰接板52呈直板状结构设置，该铰接板52与衔接件30相铰接，进而通过竖直驱动件40驱动腿部关节50相对衔接件30转动。在本实施例中，该延伸部36上设置有铰接柱39，该铰接柱39呈圆柱状结构设
置，铰接柱39自延伸部36向远离竖直驱动件40方向延伸设置，该铰接柱39插设在铰接板52上，以保证腿部关键可相对衔接件30转动，同时保证腿部关节50与衔接件30之间连接的可靠性。可以理解地，该腿部关节50的底部与机器人的大腿连接固定；在另一实施例中，该腿部关节50与机器人的大腿为一体件，保证腿部关节50转动会带动机器人进行抬腿动作即可。
47.本实用新型的工作过程为：将固定架10与机器人躯干连接，通过水平驱动件20驱动衔接件30相对固定架10沿水平方向转动，实现机器人腿部可相对躯干旋转，通过竖直驱动件40驱动腿部关节50相对衔接件30沿竖直方向转动，实现机器人的抬腿动作。当需要转体时，可通过竖直驱动件40先驱动机器人一侧的腿抬起，在通过水平驱动件20驱动机器人进行转体动作，在控制竖直驱动件40将抬起的腿落下，最后合脚完成转体，不需要通过滑动摩擦的方式实现转体动作，体态的模拟效果更好。同时还可以进行张腿下蹲、侧抬腿等动作，进一步提高体态的模拟效果。
48.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
49.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：

1.一种机器人髋关节机构，其特征在于，包括：固定架，用于连接机器人的躯干；水平驱动件，与所述固定架连接；衔接件，与所述水平驱动件连接，所述水平驱动件驱动所述衔接件相对所述固定架转动；所述衔接件包括连接块、与所述连接块连接的衔接块、设置在所述衔接块上的固定块；所述连接块与所述水平驱动件连接；竖直驱动件，与所述固定块连接；及腿部关节，所述竖直驱动件驱动所述腿部关节相对所述衔接件转动；所述腿部关节上设置有安装板与铰接板，所述安装板与所述竖直驱动件连接，所述铰接板与所述衔接块相铰接。2.根据权利要求1所述的机器人髋关节机构，其特征在于，所述衔接块包括支撑部及与所述支撑部连接的延伸部；所述支撑部与所述连接块连接。3.根据权利要求2所述的机器人髋关节机构，其特征在于，所述延伸部上设置有铰接柱，所述铰接柱呈圆柱状结构设置，所述铰接柱插设在所述铰接板上。4.根据权利要求2所述的机器人髋关节机构，其特征在于，所述支撑部呈矩形直板状结构设置，所述延伸部呈矩形直板状结构设置，所述延伸部设置在所述支撑部的一侧，所述延伸部垂直于所述支撑部设置。5.根据权利要求1所述的机器人髋关节机构，其特征在于，所述固定架包括底板部、与所述底板部连接的侧板部、与所述侧板部连接的固定部；所述固定部与所述水平驱动件连接。6.根据权利要求5所述的机器人髋关节机构，其特征在于，所述底板部呈矩形直板状结构设置，所述侧板部呈矩形直板状结构设置，所述侧板部设置在所述底板部的一侧，所述侧板部垂直于所述底板部设置。7.根据权利要求5所述的机器人髋关节机构，其特征在于，所述底板部上设置有插销，所述衔接块上设置有插孔；所述插销呈圆柱状结构设置，所述插销对应插设在所述插孔内。8.根据权利要求7所述的机器人髋关节机构，其特征在于，所述插孔远离所述固定架的一端呈沉头孔状结构设置；所述衔接块上设置有紧固螺钉，所述紧固螺钉穿过所述插孔并与所述插销螺纹连接。9.根据权利要求1所述的机器人髋关节机构，其特征在于，所述连接块呈l状结构设置，所述连接块一端与所述水平驱动件连接，所述连接块的另一端与所述衔接块连接。10.根据权利要求1至9任意一项所述的机器人髋关节机构，其特征在于，所述水平驱动件为数字舵机；所述竖直驱动件为数字舵机。

技术总结

本实用新型涉及智能机器人技术领域，公开了一种机器人髋关节机构，包括固定架、水平驱动件、衔接件、竖直驱动件及腿部关节；水平驱动件驱动衔接件相对固定架转动；衔接件包括连接块、衔接块及固定块；连接块与水平驱动件连接；竖直驱动件驱动腿部关节相对衔接件转动；腿部关节上设置有安装板与铰接板，安装板与竖直驱动件连接，铰接板与衔接块相铰接。通过设置水平驱动件实现腿部关节相对躯干的水平转动动作，通过设置竖直驱动件实现腿部关节相对躯干实现抬腿的动作，再通过衔接件进行连接，实现腿部关节在水平方向内的多角度抬腿动作，保证劈腿动作的同时，满足多样化的舞蹈动作与转体动作需求，提高体态的模拟效果。提高体态的模拟效果。提高体态的模拟效果。