一种类人机器人

1.本发明属于类人机器人，尤其涉及一种类人机器人。


背景技术：

2.由于仿形机器人能够更适应人类的生活环境、更容易被人类接受、更好的利用人类已经开发的工具，因此仿形机器人是机器人领域一个重要的发展方向。
3.根据机器人的动力源分为电动、液压、气压驱动，电动机器人刚性大，对于需要柔顺性的复杂环境适应能力较差，液压机器人由于本身的笨重、价格、以及配套设备而不能够广泛推广。气动机器人具有较好的解决上述的问题，特别是气缸，作为一种结构与液压缸类似，但传递介质为压缩空气，其清洁度、运动范围与液压缸可媲美。
4.现有技术中存在采用气缸来驱动机器人关节的运动，如中国专利cn108481308b、cn111546326b、cn108453705b、cn110561457b、cn107717961b、cn111360804b、cn108466256b、cn108656100a、cn109987170b。机器人的负载能力、运动范围是衡量机器人的性能两个关键的指标。
5.现有技术中的机器人的负载能力受气缸负载能力大小的限制，同时机器人关节运动的范围受气缸末端连接万向节的可转动角度限制。


技术实现要素：

6.本技术实施例的目的在于提供一种类人机器人，旨在解决现有技术中承载能力与活动范围制约的问题。
7.本技术实施例是这样实现的，一种类人机器人，所述机器人包括：主体组件，其内设置有手臂转动组件与腿部转动组件；手臂，所述手臂与所述手臂转动组件的第一转动部连接，所述第一转动部用于驱动所述手臂转动；所述手臂包括大臂组件与小臂组件，所述大臂组件与所述小臂组件之间连接有若干气缸，通过若干气缸的伸缩来驱动所述小臂组件相对大臂组件活动；腿部，包括大腿组件与小腿组件，所述腿部与所述腿部转动组件的第二转动部连接，所述第二转动部用于驱动所述腿部转动；所述大腿组件与小腿组件之间通过小腿转动组件连接，所述小腿转动组件上的第三转动部用于驱动所述小腿组件转动。
8.本技术实施例提供的一种类人机器人，通过设置气缸与电机，对于手臂与主体组件之间的相对运动、腿部与主体组件之间的相对运动以及大腿组件与小腿组件之间的相对运动，均通过单一的转动部来驱动，从而使机器人能具有较大的运动范围，而对于手臂内部的驱动，则通过多个气缸的配合来实现，来使手臂具有较大的承载能力。
附图说明
9.图1为本技术实施例提供的一种类人机器人的正视图；图2为本技术实施例提供的一种类人机器人的主体组件的结构示意图；
图3为本技术实施例提供的一种类人机器人的手臂的结构示意图；图4为本技术实施例提供的一种类人机器人的手臂的结构示意图；图5为本技术实施例提供的一种类人机器人的大腿组件的结构示意图；图6为本技术实施例提供的一种类人机器人的小腿组件的结构示意图；图7为本技术实施例提供的一种类人机器人的小腿组件另一视角的结构示意图。
10.附图中：100、主体组件；110、手臂转动组件；111、第一转动部；112、第一电机；113、第一驱动齿轮；114、第一从动齿轮；115、平衡齿轮；120、腿部转动组件；121、第二转动部；122、第三电机；123、皮带轮组；200、手臂；210、大臂组件；211、大臂主体；212、第一气缸；213、第二气缸；220、小臂组件；221、小臂主体；222、第三气缸；223、第四气缸；224、末端件；231、第二电机；232、第二驱动齿轮；233、第二从动齿轮；234、第三驱动齿轮；235、第三从动齿轮；236、第一皮带轮；237、第二皮带轮；238、中心转轮；239、第三皮带轮；240、第四皮带轮；241、转动杆；242、第一连杆；300、腿部；310、大腿组件；311、第一主板；312、第二主板；313、十字连杆；314、第四电机；315、第五电机；320、小腿组件；321、小腿主体；322、底板；323、第五气缸；324、第六气缸；325、杠杆；326、第一支撑杆；327、第二支撑杆；328、第二连杆；329、第七气缸；330、小腿转动组件；331、第三转动部。
具体实施方式
11.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
12.以下结合具体实施例对本技术的具体实现进行详细描述。
13.如图1所示，为本技术实施例提供的一种xx装置的结构图，包括：一种类人机器人，所述机器人包括：主体组件100，其内设置有手臂转动组件110与腿部300转动组件120；手臂200，所述手臂200与所述手臂转动组件110的第一转动部111连接，所述第一转动部111用于驱动所述手臂200转动；所述手臂200包括大臂组件210与小臂组件220，所述大臂组件210与所述小臂组件220之间连接有若干气缸，通过若干气缸的伸缩来驱动所述小臂组件220相对大臂组件210活动；腿部300，包括大腿组件310与小腿组件320，所述腿部300与所述腿部300转动组件120的第二转动部121连接，所述第二转动部121用于驱动所述腿部300转动；所述大腿组件310与小腿组件320之间通过小腿转动组件330连接，所述小腿转动组件330上的第三转动部331用于驱动所述小腿组件320转动。
14.在本技术实施例中，对于手臂200与主体组件100之间的相对运动、腿部300与主体组件100之间的相对运动以及大腿组件310与小腿组件320之间的相对运动，均通过单一的转动部来驱动，从而使机器人能具有较大的运动范围，而对于手臂200内部的驱动，则通过多个气缸的配合来实现，来使手臂200具有较大的承载能力。
15.在本技术的一个实施例中，主体组件100可以是若干板件相互拼合，通过螺栓连接而成，其构成机器人躯干的胸部，并与手臂200、腿部300连接，起到支撑作用；主体组件100内部还包括有手臂转动组件110和腿部300转动组件120，手臂转动组件110中的第一转动部
111与手臂200连接，用于驱动手臂200转动，手臂200的转动轴可以与x轴平行；腿部300转动组件120中的第二转动部121与腿部300连接，用于驱动腿部300转动，腿部300的转动轴可以与z轴平行。第一转动部111、第二转动部121都可以是被电机驱动，响应更快，转动角度更准确。
16.在本技术的一个实施例中，机器人是类人机器人，以机器人正面的延伸方向为y轴方向，以机器人左侧延伸方向为x轴方向，以机器人顶部延伸方向为z轴方向。
17.在本技术的一个实施例中，手臂200与第一转动部111固定连接，手臂200中的大臂组件210与小臂组件220分别相当于人体的大臂与小臂，大臂组件210与小臂组件220之间可以相对活动，这种活动主要通过多个气缸之间的配合，多个气缸的伸缩量不同时，即可实现活动连接。
18.在本技术的一个实施例中，腿部300与第二转动部121固定连接，腿部300中的大腿组件310与小腿组件320分别相当于人体的大腿与小腿，大腿组件310与小腿组件320之间通过小腿转动组件330连接，小腿转动组件330的第三转动部331的转轴可以与z轴平行，小腿组件320可以相对大腿组件310绕z轴转动。
19.如图1所示，作为本技术的一种优选实施例，所述手臂200与所述腿部300相对所述主体组件100镜像对称设置。可以理解，本技术的手臂200可以单指一条手臂200，腿部300单指一条腿部300，其镜像对称设置后，组成一个类人的机器人。
20.参考图2，作为本技术的一种优选实施例，所述手臂转动组件110包括：第一电机112，设置于所述主体组件100上；第一驱动齿轮113，与第一电机112的输出轴固定连接；第一从动齿轮114，与所述第一驱动齿轮113啮合；第一转动部111，与所述第一从动齿轮114固定连接。
21.在一个实施例中，第一电机112带动第一驱动齿轮113转动，并驱动第一从动齿轮114转动，使第一转动部111转动；第一驱动齿轮113与第一从动齿轮114可以是斜齿轮；第一驱动齿轮113可以设置两个，两个均与第一从动齿轮114啮合；第一电机112也可以设置两个，比如两个第一电机112并排设置，其中一个第一电机112可以通过齿轮组与位于上方的第一驱动齿轮113连接；另外，还可以设置一个平衡齿轮115，平衡齿轮115设置在主体组件100上并同时与两个第一主动齿轮啮合，来平衡受力。
22.参考图3，作为本技术的一种优选实施例，所述大臂组件210包括：大臂主体211、第一气缸以及第二气缸；所述大臂主体211与第一转动部111固定连接；一个第一气缸其缸体通过万向节连接在大臂主体211上，其伸缩端上连接有两个第二气缸的缸体，第二气缸的伸缩端连接有万向节；第一气缸设置有两个，第二气缸设置有四个，四个第二气缸呈矩形分布。两个第一气缸与四个第二气缸均能够伸缩，且第一气缸与第二气缸之间的串联能够提高伸缩距离，四个第二气缸呈矩形排列，使小臂组件220能够相对大臂组件210沿x轴方向伸缩，并沿z轴和y轴转动。
23.参考图3，作为本技术的一种优选实施例，所述小臂包括：小臂主体、第三气缸222、第四气缸223以及末端件224；所述小臂主体与第二气缸伸缩端的万向节连接；一个第三气缸222其缸体通过万向节连接在小臂主体上，其伸缩端上连接有两个第四气缸223的缸体，第四气缸223的伸缩端通过万向节与末端件224连接；第三气缸222设置有两个，第四气缸
223设置有四个，四个第四气缸223呈矩形分布。小臂组件220的两个第三气缸222与四个第四气缸223也能够伸缩，且第三气缸222与第四气缸223之间的串联能够提高伸缩距离，四个第四气缸223同样是成矩形分布，主要用于驱动末端件224，使末端件224能够相对小臂组件220沿x轴方向伸缩，并沿z轴和y轴转动；末端件224可以是板状件，可以用来固定其他外部装置，这里不做具体限定。
24.结合图3、图4，作为本技术的一种优选实施例，所述手臂200还包括驱动组件，所述驱动组件包括：第二电机231、第二驱动齿轮232、第二从动齿轮233、第三驱动齿轮234、第三从动齿轮235、第一皮带轮236、第二皮带轮237、中心转轮238、第三皮带轮239、第四皮带轮240、转动杆241以及第一连杆242；第二电机231固定与大臂主体211，第二电机231的输出轴与第二驱动齿轮232连接，第二驱动齿轮232与第二从动齿轮233啮合，第一皮带轮236固定于第二从动齿轮233，第二皮带轮237转动连接于大臂主体211，中心转轮238位于四个第二气缸之间，中心转轮238的转轴与大臂主体211、小臂主体转动连接；中心转轮238的转轴上还固定有第三驱动齿轮234，第三从动齿轮235转动连接于小臂主体，第三皮带轮239与第三从动齿轮235固定连接，第四皮带轮240与转动杆241固定连接，转动杆241与小臂组件220转动连接，第一连杆242一端固定连接于转动杆241，另一端通过万向节连接于末端件224；其中第一皮带轮236、第二皮带轮237以及中心转轮238连接有皮带，第三皮带轮239与第四皮带轮240之间连接有皮带。
25.中心转轮238的转轴的一端可与大臂主体211铰接，转轴的另一端与小臂主体之间留有活动余量，使中心转轮238在传递动力的同时，小臂组件220与大臂组件210也能相对运动，避免干涉。具体传动过程为，通过第二电机231驱动第二驱动齿轮232、第二从动齿轮233形成的齿轮组转动，再带动第一皮带轮236、第二皮带轮237、中心转轮238形成的皮带轮转动，使中心转轮238转动，进一步，中心转轮238带动第三驱动齿轮234、第三从动齿轮235组成的斜齿轮组转动，并带动第三皮带轮239、第四皮带轮240形成的皮带轮转动，最终使转动杆241转动，并使第一连杆242以转动杆241为轴摆动，从而使末端件224转动；此时末端件224将无法再沿x轴伸缩，主要为沿z轴和y轴转动，此时在小臂组件220内的气缸以及第二电机231的驱动下，末端件224的驱动力更大。
26.参考图5，作为本技术的一种优选实施例，所述腿部300转动组件120包括：第三电机122，皮带轮组123以及第二转动部121，第三电机122固定于所述主体组件100上，第二转动部121与主体组件100转动连接，第三电机122与第二转动部121之间通过皮带轮组123连接。第三电机122通过皮带轮组123驱动腿部300转动，第二转动部121同时也起支撑作用。
27.作为本技术的一种优选实施例，所述大腿组件310包括：第一主板311、第二主板312、十字连杆313、第四电机314以及第五电机315；第一主板311与第二转动部121转动连接，十字连杆313具有四个端部，其中两个相对的端部与第一主板311转动连接，另外两个相对的端部与第二主板312转动连接，第四电机314固定于第一主板311上并用于驱动十字连杆313上与第一主板311连接的端部转动，第五电机315固定与第二主板312上并用于驱动十字连杆313上与第二主板312连接的端部转动。
28.大腿组件310内还包括关节部件，大腿主体与第二转动部121之间通过关节部件连接，关节部件与腿部转动组件120配合，使大腿主体能够绕x轴、y轴、z轴三个方向转动。第二主板312属于大腿主体部分，关节部件至少包括第一主板311、十字连杆313，十字连杆313在
第四电机314与第五电机315的驱动下，第一主板311与第二主板312两者之间相对运动，即使大腿主体相对第一主板311绕x轴、y轴方向转动。
29.参考图6、图7，作为本技术的一种优选实施例，所述小腿组件320包括：小腿主体321，底板322、第五气缸323、第六气缸324、杠杆325、第一支撑杆326、第二支撑杆327、以及第二连杆328；其中杠杆325转动连接于小腿主体321上，第一连杆242的一端转动连接在杠杆325的一端上，第一连杆242的另一端通过万向节连接在底板322上，第二连杆328的另一端转动连接在杠杆325的另一端上，第二连杆328的另一端通过万向节连接在底板322上；杠杆325的一端与小腿主体321之间还连接有第五气缸323，杠杆325的另一端与小腿主体321之间还连接有第六气缸324以及第二连杆328。其中第一支撑杆326与第二支撑杆327平行且相等，底板322也就能够相对小腿主体321运动，即第一支撑杆326与第二支撑杆327起到支撑作用；第五气缸323与第六气缸324均用于驱动杠杆325转动，使第五气缸323与第六气缸324同时伸缩，可驱动杠杆325相对小腿主体321转动，也就驱动底板322相对小腿主体321转动，底板322用于接触地面，便于机器人行走。
30.作为本技术的另一种优选实施例，所述小腿主体321与底板322之间还连接有第七气缸329。第七气缸329的缸体通过万向节固定在小腿主体321上，其伸缩端通过万向节固定在底板322上；在驱动底板322运动时，第七气缸329同步运动，直接连接底板322与小腿主体321，提升支撑效果。
31.本技术上述实施例中提供了一种类人机器人，通过设置气缸与电机，对于手臂200与主体组件100之间的相对运动、腿部300与主体组件100之间的相对运动以及大腿组件310与小腿组件320之间的相对运动，均通过单一的转动部来驱动，从而使机器人能具有较大的运动范围，而对于手臂200内部的驱动，则通过多个气缸的配合来实现，来使手臂200具有较大的承载能力；并通过大腿主体与转动部之间通过关节部件连接，关节部件与大腿转动组件配合，使大腿主体能够绕x轴、y轴、z轴三个方向转动；通过使第五气缸323与第六气缸324同时伸缩，可驱动杠杆325相对小腿主体321转动，也就驱动底板322相对小腿主体321转动，底板322用于接触地面，便于机器人行走。
32.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种类人机器人，其特征在于，所述机器人包括：主体组件，其内设置有手臂转动组件与腿部转动组件；手臂，所述手臂与所述手臂转动组件的第一转动部连接，所述第一转动部用于驱动所述手臂转动；所述手臂包括大臂组件与小臂组件，所述大臂组件与所述小臂组件之间连接有若干气缸，通过若干气缸的伸缩来驱动所述小臂组件相对大臂组件活动；腿部，包括大腿组件与小腿组件，所述腿部与所述腿部转动组件的第二转动部连接，所述第二转动部用于驱动所述腿部转动；所述大腿组件与小腿组件之间通过小腿转动组件连接，所述小腿转动组件上的第三转动部用于驱动所述小腿组件转动。2.根据权利要求1所述的一种类人机器人，其特征在于，所述手臂与所述腿部相对所述主体组件镜像对称设置。3.根据权利要求1所述的一种类人机器人，其特征在于，所述手臂转动组件包括：第一电机，设置于所述主体组件上；第一驱动齿轮，与第一电机的输出轴固定连接；第一从动齿轮，与所述第一驱动齿轮啮合；第一转动部，与所述第一从动齿轮固定连接。4.根据权利要求1所述的一种类人机器人，其特征在于，所述大臂组件包括：大臂主体、第一气缸以及第二气缸；所述大臂主体与第一转动部固定连接；一个第一气缸其缸体通过万向节连接在大臂主体上，其伸缩端上连接有两个第二气缸的缸体，第二气缸的伸缩端连接有万向节；第一气缸设置有两个，第二气缸设置有四个，四个第二气缸呈矩形分布。5.根据权利要求4所述的一种类人机器人，其特征在于，所述小臂包括：小臂主体、第三气缸、第四气缸以及末端件；所述小臂主体与第二气缸伸缩端的万向节连接；一个第三气缸其缸体通过万向节连接在小臂主体上，其伸缩端上连接有两个第四气缸的缸体，第四气缸的伸缩端通过万向节与末端件连接；第三气缸设置有两个，第四气缸设置有四个，四个第四气缸呈矩形分布。6.根据权利要求5所述的一种类人机器人，其特征在于，所述手臂还包括驱动组件，所述驱动组件包括：第二电机、第二驱动齿轮、第二从动齿轮、第三驱动齿轮、第三从动齿轮、第一皮带轮、第二皮带轮、中心转轮、第三皮带轮、第四皮带轮、转动杆以及第一连杆；第二电机固定与大臂主体，第二电机的输出轴与第二驱动齿轮连接，第二驱动齿轮与第二从动齿轮啮合，第一皮带轮固定于第二从动齿轮，第二皮带轮转动连接于大臂主体，中心转轮位于四个第二气缸之间，中心转轮的转轴与大臂主体、小臂主体转动连接；中心转轮的转轴上还固定有第三驱动齿轮，第三从动齿轮转动连接于小臂主体，第三皮带轮与第三从动齿轮固定连接，第四皮带轮与转动杆固定连接，转动杆与小臂组件转动连接，第一连杆一端固定连接于转动杆，另一端通过万向节连接于末端件；其中第一皮带轮、第二皮带轮以及中心转轮连接有皮带，第三皮带轮与第四皮带轮之间连接有皮带。7.根据权利要求1所述的一种类人机器人，其特征在于，所述腿部转动组件包括：第三电机，皮带轮组以及第二转动部，第三电机固定于所述主体组件上，第二转动部与主体组件转动连接，第三电机与第二转动部之间通过皮带轮组连接。8.根据权利要求1所述的一种类人机器人，其特征在于，所述大腿组件包括：第一主板、第二主板、十字连杆、第四电机以及第五电机；第一主板与第二转动部转动连接，十字连杆
具有四个端部，其中两个相对的端部与第一主板转动连接，另外两个相对的端部与第二主板转动连接，第四电机固定于第一主板上并用于驱动十字连杆上与第一主板连接的端部转动，第五电机固定与第二主板上并用于驱动十字连杆上与第二主板连接的端部转动。9.根据权利要求1所述的一种类人机器人，其特征在于，所述小腿组件包括：小腿主体，底板、第五气缸、第六气缸、杠杆、第一支撑杆、第二支撑杆、以及第二连杆；其中杠杆转动连接于小腿主体上，第一连杆的一端转动连接在杠杆的一端上，第一连杆的另一端通过万向节连接在底板上，第二连杆的另一端转动连接在杠杆的另一端上，第二连杆的另一端通过万向节连接在底板上；杠杆的一端与小腿主体之间还连接有第五气缸，杠杆的另一端与小腿主体之间还连接有第六气缸以及第二连杆。10.根据权利要求9所述的一种类人机器人，其特征在于，所述小腿主体与底板之间还连接有第七气缸。

技术总结
本发明适用于机器人技术领域，提供了所述机器人包括：主体组件，其内设置有手臂转动组件与腿部转动组件；手臂，所述手臂与所述手臂转动组件的第一转动部连接，所述第一转动部用于驱动所述手臂转动；所述手臂包括大臂组件与小臂组件，所述大臂组件与所述小臂组件之间连接有若干气缸；腿部，包括大腿组件与小腿组件，所述腿部与所述腿部转动组件的第二转动部连接，所述第二转动部用于驱动所述腿部转动；所述大腿组件与小腿组件之间通过小腿转动组件连接。通过设置气缸与电机，通过单一的转动部来驱动，从而使机器人能具有较大的运动范围，而对于手臂内部的驱动，则通过多个气缸的配合来实现，来使手臂具有较大的承载能力。来使手臂具有较大的承载能力。来使手臂具有较大的承载能力。


技术研发人员：刘寒峭 姜飞龙 沈忠飞 王志坚 曹坚 吕勇 张海军 宋玉来 陈晟 殷小亮 徐俊斌
受保护的技术使用者：嘉兴学院
技术研发日：2023.07.11
技术公布日：2023/9/9