全文摘要
本实用新型适用于机器人技术领域，提供了一种连杆机构及机器人，所述连杆机构包括相对设置的第一连杆支架和第二连杆支架，以及相对设置的第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的两端分别与所述第一连杆支架和第二连杆支架滑动连接，所述第二连杆的两端分别与所述第一连杆支架和第二连杆支架滑动连接，所述第一连杆支架、第一连杆、第二连杆支架和第二连杆首尾依次连接并围合构成四边形，所述第一连杆支架和第二连杆支架与水平面之间具有初始角度。本实用新型通过设置第一连杆支架和第二连杆支架与水平面之间具有初始角度，使得连杆机构不需要转动很大的角度即可实现向前摆动至预设的位置，可有效降低连杆的推拉力。
主设计要求
1.一种连杆机构，其特征在于，包括相对设置的第一连杆支架和第二连杆支架，以及相对设置的第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的两端分别与所述第一连杆支架和第二连杆支架滑动连接，所述第二连杆的两端分别与所述第一连杆支架和第二连杆支架滑动连接，所述第一连杆支架、第一连杆、第二连杆支架和第二连杆首尾依次连接并围合构成四边形，所述第一连杆支架和第二连杆支架与水平面之间具有初始角度。
设计方案
1.一种连杆机构，其特征在于，包括相对设置的第一连杆支架和第二连杆支架，以及相对设置的第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的两端分别与所述第一连杆支架和第二连杆支架滑动连接，所述第二连杆的两端分别与所述第一连杆支架和第二连杆支架滑动连接，所述第一连杆支架、第一连杆、第二连杆支架和第二连杆首尾依次连接并围合构成四边形，所述第一连杆支架和第二连杆支架与水平面之间具有初始角度。
2.如权利要求1所述的连杆机构，其特征在于，所述第一连杆支架和第二连杆支架相互平行，所述第一连杆和第二连杆相互平行，所述第一连杆支架、第一连杆、第二连杆支架和第二连杆围合构成平行四边形。
3.如权利要求1所述的连杆机构，其特征在于，所述初始角度为15度至30度。
4.如权利要求3所述的连杆机构，其特征在于，所述初始角度为22.5度。
5.如权利要求1至4任一项所述的连杆机构，其特征在于，所述连杆机构还包括：
多根连杆轴，其一端与所述第一连杆支架或第二连杆支架连接，另一端与所述第一连杆或第二连杆连接；以及
多个连杆轴套，与所述连杆轴一一对应，每一所述连杆轴套固定套接于对应的所述第一连杆或第二连杆内，每一所述连杆轴套与对应的所述连杆轴形成滑动摩擦；
所述连杆轴上设有第一台阶，所述连杆轴套的下端面与所述第一台阶的端面抵接，所述第一台阶的端面高于所述第一连杆支架和第二连杆支架的上端面。
6.如权利要求5所述的连杆机构，其特征在于，所述连杆轴套上设有第二台阶，以便于所述连杆轴套压入所述第一连杆或第二连杆内。
7.如权利要求5所述的连杆机构，其特征在于，所述第一连杆和第二连杆的两端均开设有第一通孔，所述连杆轴套设于所述第一通孔内，所述第一连杆和第二连杆上开设有与对应的所述第一通孔连通的缺口。
8.如权利要求5所述的连杆机构，其特征在于，所述连杆机构还包括：
多个连杆压环，与所述连杆轴一一对应，每一所述连杆压环套接于对应的所述连杆轴的一端内；以及
多个紧固件，与所述连杆压环一一对应，每一所述紧固件用于将对应的所述连杆压环固定于对应的连杆轴上。
9.如权利要求8所述的连杆机构，其特征在于，每一所述连杆压环的下端面与对应的所述连杆轴套的上端面间隔设置。
10.一种机器人，其特征在于，包括：
小腿骨架；
膝盖舵机，设于所述小腿骨架的一端；
脚踝前向舵机，设于所述小腿骨架上；
脚踝支架，设于所述小腿骨架远离所述膝盖舵机的一端；
脚踝侧向舵机，设于所述脚踝支架内；以及
如权利要求1至9任一项所述的连杆机构，所述连杆机构的第一连杆支架连接于所述脚踝前向舵机的输出轴上，所述连杆机构的第二连杆支架连接于所述脚踝支架上。
11.如权利要求10所述的机器人，其特征在于，所述小腿骨架上设有限位凸起，所述限位凸起位于所述第一连杆与第二连杆之间，且用于限制所述脚踝前向舵机的输出轴的转动角度。
12.如权利要求10所述的机器人，其特征在于，所述膝盖舵机的外壳朝所述小腿骨架的方向延伸形成有延伸部，所述延伸部与所述小腿骨架固定连接。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及机器人技术领域，特别涉及一种连杆机构及机器人。
背景技术
机器人是自动执行工作的机器装置，它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动，它的任务是协助或取代人类的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。
目前，在人形仿生机器人中，机器人的腿部结构通过连杆机构来实现小腿的前后摆动，一般向前摆动的角度大于向后摆动的角度，并且连杆机构的初始角度一般设置为零度，此时连杆机构需要转动很大的角度才能实现向前摆动至预设的位置，而当连杆机构转动很大角度时会导致连杆机构的推拉力很大。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种连杆机构，旨在解决目前的连杆机构因需要转动较大角度而导致其推力大很大的技术问题。
本实用新型是这样实现的，一种连杆机构，包括相对设置的第一连杆支架和第二连杆支架，以及相对设置的第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的两端分别与所述第一连杆支架和第二连杆支架滑动连接，所述第二连杆的两端分别与所述第一连杆支架和第二连杆支架滑动连接，所述第一连杆支架、第一连杆、第二连杆支架和第二连杆首尾依次连接并围合构成四边形，所述第一连杆支架和第二连杆支架与水平面之间具有初始角度。
在一个实施例中，所述第一连杆支架和第二连杆支架相互平行，所述第一连杆和第二连杆相互平行，所述第一连杆支架、第一连杆、第二连杆支架和第二连杆围合构成平行四边形。
在一个实施例中，所述初始角度为15度至30度。
在一个实施例中，所述初始角度为22.5度。
在一个实施例中，所述连杆机构还包括：
多根连杆轴，其一端与所述第一连杆支架或第二连杆支架连接，另一端与所述第一连杆或第二连杆连接；以及
多个连杆轴套，与所述连杆轴一一对应，每一所述连杆轴套固定套接于对应的所述第一连杆或第二连杆内，每一所述连杆轴套与对应的所述连杆轴形成滑动摩擦；
所述连杆轴上设有第一台阶，所述连杆轴套的下端面与所述第一台阶的端面抵接，所述第一台阶的端面高于所述第一连杆支架和第二连杆支架的上端面。
在一个实施例中，所述连杆轴套上设有第二台阶，以便于所述连杆轴套压入所述第一连杆或第二连杆内。
在一个实施例中，所述第一连杆和第二连杆的两端均开设有第一通孔，所述连杆轴套设于所述第一通孔内，所述第一连杆和第二连杆上开设有与对应的所述第一通孔连通的缺口。
在一个实施例中，所述连杆机构还包括：
多个连杆压环，与所述连杆轴一一对应，每一所述连杆压环套接于对应的所述连杆轴的一端内；以及
多个紧固件，与所述连杆压环一一对应，每一所述紧固件用于将对应的所述连杆压环固定于对应的连杆轴上。
在一个实施例中，每一所述连杆压环的下端面与对应的所述连杆轴套的上端面间隔设置。
本实用新型的另一目的在于提供一种机器人，包括：
小腿骨架；
膝盖舵机，设于所述小腿骨架的一端；
脚踝前向舵机，设于所述小腿骨架上；
脚踝支架，设于所述小腿骨架远离所述膝盖舵机的一端；
脚踝侧向舵机，设于所述脚踝支架内；以及
如上述所述的连杆机构，所述连杆机构的第一连杆支架连接于所述脚踝前向舵机的输出轴上，所述连杆机构的第二连杆支架连接于所述脚踝支架上。
在一个实施例中，所述小腿骨架上设有限位凸起，所述限位凸起位于所述第一连杆与第二连杆之间，且用于限制所述脚踝前向舵机的输出轴的转动角度。
在一个实施例中，所述膝盖舵机的外壳朝所述小腿骨架的方向延伸形成有延伸部，所述延伸部与所述小腿骨架固定连接。
实施本实用新型的一种连杆机构，具有以下有益效果：其通过设置第一连杆支架、第二连杆支架、第一连杆和第二连杆，其中，第一连杆支架、第一连杆、第二连杆支架和第二连杆围合构成四边形，且第一连杆支架和第二连杆支架与水平面之间具有初始角度，使得连杆机构不需要转动很大的角度即可实现向前摆动至预设的位置，可有效降低连杆的推拉力。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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。
图1是本实用新型实施例提供的连杆机构的立体结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的连杆机构的剖视图；
图3是本实用新型实施例提供的第一连杆和第二连杆的俯视图；
图4是本实用新型实施例提供的连杆轴的侧视图；
图5是本实用新型实施例提供的机器人的部分立体结构示意图；
图6是本实用新型实施例提供的膝盖舵机的立体结构示意图。
上述附图所涉及的标号明细如下：
10-连杆机构；11-第一连杆支架；12-第二连杆支架；13-第一连杆；131-第一通孔；132-缺口；14-第二连杆；15-连杆轴；151-第一台阶；16-连杆轴套；17-连杆压环；18-紧固件；20-小腿骨架；201-限位凸起；30-膝盖舵机；301-外壳；302-延伸部；40-脚踝前向舵机；50-脚踝支架；60-脚踝侧向舵机；70-脚踝U型件；80-脚底板。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。
术语“上”、“下”、“左”、“右”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，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专利的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请一并参阅图1和图2，本实用新型实施例提供的连杆机构10包括第一连杆支架11、第二连杆支架12、第一连杆13和第二连杆14。其中，第二连杆支架12与第一连杆支架11相对设置。第一连杆13的两端分别与第一连杆支架11和第二连杆支架12滑动连接。第二连杆14与第一连杆13相对设置，且第二连杆14的两端分别与第一连杆支架11和第二连杆支架12滑动连接。第一连杆支架11、第一连杆13、第二连杆支架12和第二连杆14首尾依次连接并围合形成平行四边形结构，当第一连杆支架11转动时会带动第二连杆支架12转动。在本实用新型实施例中，第一连杆13和第二连杆14在初始位置时处于不同高度，具体地，第一连杆支架11和第二连杆支架12与水平面之间具有初始角度，即第一连杆支架11和第二连杆支架12在初始位置时与水平面之间具有初始角度，该初始角度大于0度。
本实用新型实施例通过设置第一连杆支架11、第二连杆支架12、第一连杆13和第二连杆14，其中，第一连杆支架11、第一连杆13、第二连杆支架12和第二连杆14围合构成四边形，且第一连杆支架11和第二连杆支架12与水平面之间具有初始角度，使得连杆机构10不需要转动很大的角度即可实现向前摆动至预设的位置，可有效降低连杆的推拉力。
在一个实施例中，第一连杆支架11与第二连杆支架12相互平行设置，第一连杆13与第二连杆14相互平行设置，第一连杆支架11、第一连杆13、第二连杆支架12和第二连杆14首尾依次连接并围合形成平行四边形结构。在本实施例中，将四边形结构设计成平行四边形结构，以便于对其进行控制。当然，在其它实施例中，第一连杆支架11、第一连杆13、第二连杆支架12和第二连杆14可以围合成任意的四边形。
在一个实施例中，第一连杆支架11和第二连杆支架12的初始角度为15度至30度。优选地，第一连杆支架11和第二连杆支架12的初始角度为22.5度，即第一连杆支架11和第二连杆支架12在初始位置时与水平面的角度为22.5度，以最大限度地降低连杆的推拉力。在其它实施例中，第一连杆支架11和第二连杆支架12的初始角度也可以为15度、20度或30度等。
在一个实施例中，连杆机构10还包括多根连杆轴15和多个连杆轴套16。其中，连杆轴15的一端与第一连杆支架11或第二连杆支架12连接，连杆轴15的另一端与第一连杆13或第二连杆14连接。连杆轴套16与连杆轴15一一对应，每一连杆轴套16固定套接于对应的第一连杆13或第二连杆14内，每一连杆轴套16还与对应的连杆轴15形成滑动摩擦。在具体应用中，连杆机构10包括四根连杆轴15和四个连杆轴套16，四根连杆轴15的一端分别通过过盈装配压入第一连杆支架11和第二连杆支架12的两端，四个连杆轴套16分别通过过盈装配压入第一连杆13和第二连杆14的两端，四根连杆轴15的另一端分别过盈装配压入对应的连杆轴套16内，进而实现了第一连杆13的两端分别与第一连杆支架11和第二连杆支架12滑动连接，以及第二连杆14的两端分别与第一连杆支架11和第二连杆支架12滑动连接。
请结合图4，在连杆轴15上设置有第一台阶151，连杆轴套16套设于连杆轴15外，并且连杆轴套16的下端面与第一台阶151的端面抵接，此时便于对连杆轴套16进行轴向定位。优选地，该第一台阶151的端面高于第一连杆支架11和第二连杆支架12的上端面，以保证第一连杆13、第二连杆14以及连杆轴套16不会与第一连杆支架11摩擦，也保证了第一连杆13、第二连杆14以及连杆轴套16不会与第二连杆支架12摩擦，进而减少摩擦阻力。在具体应用中，第一连杆13、第二连杆14以及连杆轴套16的下端面齐平，且第一连杆13、第二连杆14以及连杆轴套16均与第一连杆支架11或第二连杆支架12间隔设置。
请结合图3，在一个实施例中，在第一连杆13和第二连杆14的两端均开设有第一通孔131，连杆轴套16套设于第一通孔131内并与第一通孔131过盈配合，第一连杆13和第二连杆14上开设有与对应的第一通孔131连通的缺口132。其中，该缺口132位于第一通孔131朝向另一端的第一通孔131的一侧。在本实施例中，连杆轴套16压入第一连杆13和第二连杆14后，由于第一连杆13和第二连杆14的缺口132位置结构强度高于其他区域，导致连杆轴套16受力压缩后，靠近缺口132处的变形量最大，故在第一连杆13和第二连杆14上开设缺口132，可保证压入后连杆轴套16内孔的真圆度，进而减少连杆轴套16与连杆轴15的磨损。
在一个实施例中，为了保证连杆轴套16能够顺利压入第一连杆13或第二连杆14的第一通孔131中，在连杆轴套16上开设有第二台阶，该第二台阶用于定位。
在一个实施例中，为了限制第一连杆13和第二连杆14的轴向位置，防止第一连杆13和第二连杆14沿轴向脱离对应的连杆轴15，在每一连杆轴15上均设置有连杆压环17和紧固件18。其中，连杆压环17与连杆轴15一一对应，每一连杆压环17套接于对应的连杆轴15的一端内。具体地，在连杆轴15内开设有沿轴向贯穿的第二通孔，并在第二通孔的一端沿其径向向外凸出设置有凹槽，连杆压环17装配于该凹槽内。紧固件18与连杆压环17一一对应，每一个紧固件18用于将对应的连杆压环17固定于对应的连杆轴15上。具体地，在连杆压环17内开设有第三通孔，紧固件18的一端穿设连杆压环17的第三通孔后固定于第二通孔内。
在具体应用中，连杆机构10包括四个连杆压环17和四个紧固件18，并且紧固件18可以为锁紧螺丝。
在一个实施例中，连杆压环17的下端面与对应的连杆轴套16的上端面间隔设置，即连杆压环17的下端面与对应的连杆轴套16的上端面之间具有一定的高度差，以便于减少摩擦。在具体应用中，连杆轴套16的上端面与第一连杆13和第二连杆14的上端面齐平，即连杆压环17的下端面与第一连杆13和第二连杆14的上端面之间也具有一定的高度差。
请一并参阅图1至图5，本实用新型实施例还提供了一种机器人，其包括小腿骨架20、膝盖舵机30、脚踝前向舵机40、脚踝支架50、脚踝侧向舵机60，以及如上述任意一个实施例所述的连杆机构10。其中，膝盖舵机30设置于小腿骨架20的一端上，脚踝前向舵机40设置于小腿骨架20上，脚踝支架50设置于小腿骨架20远离膝盖舵机30的一端上，脚踝侧向舵机60设置于脚踝支架50内。
在本实施例中，膝盖舵机30和脚踝前向舵机40相互平行设置于小腿骨架20上，而脚踝支架50、脚踝侧向舵机60则与脚踝前向舵机40垂直。连杆机构10的第一连杆支架11连接于脚踝前向舵机40的输出轴上，连杆机构10的第二连杆支架12连接于脚踝支架50上，使得脚踝支架50在连杆机构10的带动下前后摆动，而脚踝支架50将带动脚踝侧向舵机60前后摆动。具体地，第二连杆支架12可通过螺钉固定连接于脚踝支架50上。
在具体应用中，机器人还包括脚踝U型件70、脚底板80及脚踝传感器。其中，脚踝U型件70呈U型，其一端连接于脚踝侧向舵机60的输出轴上，并在脚踝侧向舵机60的驱动下左右摆动，其另一端与脚踝支架50转动连接。当连杆机构10带动脚踝支架50前后摆动时，会带动脚踝侧向舵机60和脚踝U型件70一起前后摆动。脚底板80连接于脚踝U型件70的中间位置。脚踝传感器设置于脚踝U型件70与脚底板80的连接处。
可以理解的是，本实用新型实施例的机器人还包括大腿结构、腰部结构、手部结构及头部结构等，在此不作详细说明。
在一个实施例中，在小腿骨架20靠近连杆机构10的一侧设置有限位凸起201，该限位凸起201位于第一连杆13和第二连杆14之间，并位于第一连杆支架11和第二连杆支架12之间的中间区域，该限位凸起201用于限制脚踝前向舵机40的输出轴的转动角度。在具体应用中，该限位凸起201呈圆柱状，并通过螺钉垂直固定于小腿骨架20上。
请结合图6，在一个实施例中，膝盖舵机30的外壳301为异形外壳301。具体地，膝盖舵机30的外壳301的一端朝小腿骨架20的方向延伸形成有延伸部302，该延伸部302与小腿骨架20固定连接，具体可通过螺钉固定于小腿骨架20上。优选地，延伸部302与膝盖舵机30的外壳301一体成型，以便于简化结构并节约成本。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201822269397.0
申请日:2018-12-29
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:94(深圳)
授权编号:CN209553351U
授权时间:20191029
主分类号:B62D 57/032
专利分类号:B62D57/032;B25J9/00
范畴分类:32B;27D;
申请人:深圳市优必选科技有限公司
第一申请人:深圳市优必选科技有限公司
申请人地址:518000 广东省深圳市南山区学苑大道1001号南山智园C1栋16、22楼
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