本发明属于机器人，尤其涉及一种10自由度两足的机器人。
背景技术：
1、目前仿人形机器人的腿部机构设计多采用串联机构设计，膝关节的驱动电机与膝关节同轴直驱，踝关节的驱动电机基本在小腿上甚至与踝关节同轴，这使得膝关节电机和踝关节电机分布在整腿上，而电机中含有铜铁等高密度的材料，可能是腿部其他结构材料密度的2～5倍，从而使得腿部的质量分布分散，转动惯量大，影响机器人本身的运动性能。
2、目前仿人形机器人的腿部机构设计多采用串联机构设计，并没有明显的减震装置或者减震处理方法，机器人在行走过程中冲击比较大，使得机器人寿命短，稳定性差，处理冲击控制算法的难度高，整体鲁棒性差。
技术实现思路
1、本发明提供一种10自由度两足的机器人，能够解决现有人形机器人腿部质量分散，导致腿部转动惯量大，运动性能低的问题。
2、为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：
3、本发明实施例提供了一种10自由度两足的机器人，其包括左腿(21)、右腿(22)、位于所述左腿(21)和所述右腿(22)之上的髋部结构(1)和位于所述髋部结构(1)之上的上机身(3)；所述左腿(21)和所述右腿(22)分别安装在所述髋部结构(1)的左/右髋第三髋关节电机上，所述上机身(3)安装在所述髋部结构(1)的髋连接板(101)上；
4、所述上机身(3)用于承载机器人的控制硬件、电源系统、传感器的电气部件，所述髋部结构(1)用于承载上机身(3)，使用串联方式驱动所述左腿(21)和所述右腿(22)做内外旋转、左右摆动和前后摆动三个方向的运动控制；所述左腿(21)和所述右腿(22)采用了并联方式驱动其连接的足部做绕其膝关节前后摆动和髋部结构(1)的绕髋关节做旋转运动。
5、根据本发明一可选实施例，所述髋部结构(1)为左右对称设置结构，所述髋部结构(1)的髋连接板(101)左侧设置有左髋第三关节连接板(102)、左髋第三关节电机(103)、左髋第一关节电机(104)、左髋第二关节连接板(105)和左髋第二关节电机(106)；
6、所述左髋第一关节电机(104)通过螺钉连接在所述髋连接板(101)左边，所述左髋第二关节连接板(105)通过螺钉连接于所述左髋第一关节电机(104)的输出端；所述左髋第二关节电机(106)通过螺钉连接于所述左髋第二关节连接板(105)，所述左髋第三关节连接板(102)通过螺钉连接于所述左髋第二关节电机(106)输出端，所述左髋第三关节电机(103)通过螺钉连接于所述左髋第三关节连接板(102)上，所述左腿(21)通过螺钉连接于所述左髋第三关节电机(103)输出端；
7、所述左髋第一关节电机(104)输出端带动所述左髋第二关节连接板(102)、所述左髋第二关节电机(106)、所述左髋第三关节连接板(102)、所述左髋第三关节电机(103)及所述左腿(21)做内外旋转运动；所述左髋第二关节电机(106)输出端带动所述左髋第三关节连接板(102)、所述左髋第三关节电机(103)及所述左腿(21)做左右摇摆运动，所述左髋第三关节电机(103)输出端带动所述左腿(21)做前后摆动运动。
8、根据本发明一可选实施例，所述左腿(21)和所述右腿(22)为左右对称设置结构，所述左腿(21)包括大腿支板(201)、联轴器(202)、膝关节电机支架(203)、膝关节同步带(204)、踝关节电机(205)、张紧轮(206)、踝关节曲柄轴(207)、踝关节驱动连杆(208)、小腿外杆(209)、足底垫(210)、足部(211)、小腿内杆(212)、膝关节从动带轮(213)、踝关节传动连杆(214)、踝关节电机曲柄(215)、膝关节驱动同步带轮(216)、膝关节电机(217)、膝关节电机支板(218)、驱动带轮轴承(219)、驱动带轮外挡圈(220)、驱动带轮轴套(221)、驱动带轮内挡圈(222)、同步带惰轮(223)、惰轮轴(224)、膝关节电机传动轴(225)、张紧轮支架(226)、张紧轮压板(227)、踝关节驱动连杆关节轴承(228)、小腿内杆膝关节轴承(229)、踝关节传动连杆向心轴承(230)、踝关节曲柄内轴承(231)、膝关节从动带轮轴承(232)、踝关节曲柄外轴承(233)、踝关节轴(234)、踝关节外轴承(235)、踝关节内轴承(236)和从动带轮轴套(237)。
9、根据本发明一可选实施例，所述大腿支板(201)通过螺钉固定于所述髋部结构(1)的左髋第三关节电机(103)输出端，所述膝关节驱动同步带轮(216)通过两个驱动带轮轴承(219)和一个驱动带轮轴套(221)连接在所述大腿支板(201)上；所述驱动带轮内挡圈(222)通过螺钉固定在所述大腿支板(201)上，所述驱动带轮外挡圈(222)通过螺钉固定在所述膝关节驱动同步带轮(216)上，从而使得所述膝关节驱动同步带轮(216)轴向固定在大腿支板(201)上；
10、所述膝关节电机支架(203)通过螺钉固定在所述大腿支板(201)上，所述膝关节电机支板(218)通过螺钉固定在所述膝关节电机支架(203)上，所述膝关节电机(217)通过螺钉固定在所述膝关节电机支板(201)上，所述膝关节电机传动轴(225)端面通过螺钉固定在所述膝关节电机(217)输出端上，所述膝关节电机传动轴(225)通过所述联轴器(202)连接在所述膝关节驱动同步带轮(216)轴上。
11、根据本发明一可选实施例，所述踝关节电机(205)通过螺纹固定在大腿支板(201)上，所述踝关节电机曲柄(215)通过螺钉固定在所述踝关节电机(205)输出端上；所述踝关节传动连杆轴承(230)固定在所述踝关节传动连杆(214)两端；所述踝关节传动连杆(214)上端通过螺钉固定在所述踝关节电机曲柄(215)上；所述踝关节传动连杆(214)下端通过螺钉固定在所述踝关节曲柄轴(207)上；
12、所述惰轮轴(224)通过螺钉固定在所述大腿支板(201)上，所述同步带惰轮(223)通过螺钉和垫片固定在所述惰轮轴(224)上；所述张紧轮支架(226)背部的凸起和所述大腿支板(201)的凹槽形成滑动副，可以在所述大腿支板(201)上沿其凹槽滑动；所述张紧轮(206)通过张紧轮压板(227)用螺钉固定在所述张紧轮支架(226)上；所述膝关节同步带(204)安装后，调节所述张紧轮(206)调节螺丝，将所述张紧轮(206)部件滑动至预设位置后，通过螺钉固定在所述大腿支板(201)上。
13、根据本发明一可选实施例，所述膝关节从动带轮(213)通过两个膝关节从动带轮轴承(232)和一个从动带轮轴套(237)连接在所述大腿支板(201)上；通过螺钉将所述膝关节从动带轮轴承(232)固定在所述大腿支板(201)上；所述踝关节曲柄轴(207)通过所述踝关节曲柄内轴承(231)和所述踝关节曲柄外轴承(233)安装在所述膝关节从动带轮(213)上，通过螺钉和垫片将所述踝关节外轴承(235)固定在所述踝关节曲柄轴(207)上；
14、所述小腿内杆(212)下端通过所述踝关节内轴承(236)固定在所述踝关节曲柄轴(207)内侧，所述小腿内杆(212)上端通过所述小腿内杆膝关节轴承(229)固定在所述踝关节曲柄轴(207)内侧；所述小腿外杆(209)下端通过所述踝关节外轴承(235)固定在所述踝关节曲柄轴(207)外侧，所述小腿外杆(209)上端通过小腿外杆膝关节轴承固定在所述踝关节曲柄轴(207)外侧；所述踝关节曲柄轴(207)通过螺钉固定在所述足部(211)；所述足底垫(210)通过胶水或者螺钉固定在所述足部(211)底面；所述踝关节驱动连杆(208)两端分别螺纹连接所述踝关节驱动连杆关节轴承(228)，上下两端的踝关节驱动连杆关节轴承(228)通过螺钉分别连接到足部(207)和踝关节曲柄轴(207)。
15、根据本发明一可选实施例，所述上机身(3)包括横梁(301)、侧支架(302)、交换机支板(303)、交换机(304)、底板加强筋(305)、upboard模块(306)、上机身底板(307)、电池固定架(308)、分电板支板(309)、电源分电板(310)、吊环(311)和upboard支柱(312)；
16、所述底板加强筋(305)通过螺钉固定在所述上机身底板(307)上，所述侧支架(302)通过螺钉固定在所述上机身底板(307)上，所述upboard支柱(312)通过螺纹固定在所述上机身底板(307)上，所述upboard模块(306)通过螺钉固定在所述upboard支柱(312)上；所述电池固定架(308)通过螺钉固定在所述上机身底板(307)上，从而把电池固定在所述上机身底板(307)上；所述交换机(304)通过螺钉固定在所述交换机支板(303)上，所述交换机支板(303)通过螺钉固定在所述侧支架(303)上，所述分电板支板(309)通过螺钉固定在所述侧支架(302)上，所述电源分电板(310)通过螺钉固定在分电板支板(309)上。
17、与现有技术相比，本发明实施例提供一种10自由度两足的机器人，具有以下有益效果：(1)、目前机器人的高密度部件为驱动电机，电机主要由铜和铁大密度的金属组成。本发明将带动腿部做前后摆动运动的第三髋关节电机与膝关节电机同轴布局，踝关节电机固定在大腿上，且紧邻膝关节电机，踝关节电机与膝关节电机形成并联机构驱动足部运动。这种布局的机器人整体结构紧凑，各关节的驱动电机作为机器人的高密度部件，集中在髋部区域，使得腿部的质量集中分布在大腿上侧，末端质量轻，整体腿部转动惯量小，从而提高机器人本身的运动性能。(2)、本发明在膝关节驱动使用同步带传动方式，该方式在保证传动效率的同时，可以有效吸收机器人在行走过程中与地面的冲击。(3)、本发明的小腿结构由两个异面杆件组成，该设计方案的小腿组装简单，质量轻便，降低腿部末端的质量，从而降低腿部转动惯量；同时异面杆件因其独特的受力特性，具有弹性缓冲作用，可以有效吸收机器人在行走过程中与地面的冲击。
1.一种10自由度两足的机器人，其特征在于，包括左腿(21)、右腿(22)、位于所述左腿(21)和所述右腿(22)之上的髋部结构(1)和位于所述髋部结构(1)之上的上机身(3)；所述左腿(21)和所述右腿(22)分别安装在所述髋部结构(1)的左/右髋第三髋关节电机上，所述上机身(3)安装在所述髋部结构(1)的髋连接板(101)上；
2.根据权利要求1所述的一种10自由度两足的机器人，其特征在于，所述髋部结构(1)为左右对称设置结构，所述髋部结构(1)的髋连接板(101)左侧设置有左髋第三关节连接板(102)、左髋第三关节电机(103)、左髋第一关节电机(104)、左髋第二关节连接板(105)和左髋第二关节电机(106)；
3.根据权利要求2所述的一种10自由度两足的机器人，其特征在于，所述左腿(21)和所述右腿(22)为左右对称设置结构，所述左腿(21)包括大腿支板(201)、联轴器(202)、膝关节电机支架(203)、膝关节同步带(204)、踝关节电机(205)、张紧轮(206)、踝关节曲柄轴(207)、踝关节驱动连杆(208)、小腿外杆(209)、足底垫(210)、足部(211)、小腿内杆(212)、膝关节从动带轮(213)、踝关节传动连杆(214)、踝关节电机曲柄(215)、膝关节驱动同步带轮(216)、膝关节电机(217)、膝关节电机支板(218)、驱动带轮轴承(219)、驱动带轮外挡圈(220)、驱动带轮轴套(221)、驱动带轮内挡圈(222)、同步带惰轮(223)、惰轮轴(224)、膝关节电机传动轴(225)、张紧轮支架(226)、张紧轮压板(227)、踝关节驱动连杆关节轴承(228)、小腿内杆膝关节轴承(229)、踝关节传动连杆向心轴承(230)、踝关节曲柄内轴承(231)、膝关节从动带轮轴承(232)、踝关节曲柄外轴承(233)、踝关节轴(234)、踝关节外轴承(235)、踝关节内轴承(236)和从动带轮轴套(237)。
4.根据权利要求3所述的一种10自由度两足的机器人，其特征在于，所述大腿支板(201)通过螺钉固定于所述髋部结构(1)的左髋第三关节电机(103)输出端，所述膝关节驱动同步带轮(216)通过两个驱动带轮轴承(219)和一个驱动带轮轴套(221)连接在所述大腿支板(201)上；所述驱动带轮内挡圈(222)通过螺钉固定在所述大腿支板(201)上，所述驱动带轮外挡圈(222)通过螺钉固定在所述膝关节驱动同步带轮(216)上，从而使得所述膝关节驱动同步带轮(216)轴向固定在大腿支板(201)上；
5.根据权利要求4所述的一种10自由度两足的机器人，其特征在于，所述踝关节电机(205)通过螺纹固定在大腿支板(201)上，所述踝关节电机曲柄(215)通过螺钉固定在所述踝关节电机(205)输出端上；所述踝关节传动连杆轴承(230)固定在所述踝关节传动连杆(214)两端；所述踝关节传动连杆(214)上端通过螺钉固定在所述踝关节电机曲柄(215)上；所述踝关节传动连杆(214)下端通过螺钉固定在所述踝关节曲柄轴(207)上；
6.根据权利要求5所述的一种10自由度两足的机器人，其特征在于，所述膝关节从动带轮(213)通过两个膝关节从动带轮轴承(232)和一个从动带轮轴套(237)连接在所述大腿支板(201)上；通过螺钉将所述膝关节从动带轮轴承(232)固定在所述大腿支板(201)上；所述踝关节曲柄轴(207)通过所述踝关节曲柄内轴承(231)和所述踝关节曲柄外轴承(233)安装在所述膝关节从动带轮(213)上，通过螺钉和垫片将所述踝关节外轴承(235)固定在所述踝关节曲柄轴(207)上；
7.根据权利要求1所述的一种10自由度两足的机器人，其特征在于，所述上机身(3)包括横梁(301)、侧支架(302)、交换机支板(303)、交换机(304)、底板加强筋(305)、upboard模块(306)、上机身底板(307)、电池固定架(308)、分电板支板(309)、电源分电板(310)、吊环(311)和upboard支柱(312)；
