1.一种双足机器人下肢结构,其特征在于:包括大腿部(1)、小腿部(6)、足部、减震部、平衡部、伸膝限位部、棘轮棘爪部、曲柄摇杆部,大腿部(1)的底端与小腿部(6)的顶端以及小腿部(6)的底端与足部分别铰接,伸膝限位部安装于大腿部(1)与小腿部(6)的连接处之间,棘轮棘爪部安装于大腿部(1)内并与伸膝限位部连接,曲柄摇杆部安装于小腿部(6)与足部的连接处之间,减震部、平衡部分别安装于足部的内部。
2.根据权利要求1所述的一种双足机器人下肢结构,其特征在于:伸膝限位部包括驱动电机(3)、固定接头一(12)、长连接杆(13)、固定接头二(14)、短连接杆(15)、挡块(16)、同步带轮(24)、谐波减速器(25),驱动电机(3)安装于大腿部(1)的内部,同步带轮(24)穿设于大腿部(1)的一侧面,其一端与驱动电机(3)连接,谐波减速器(25)设置于同步带轮(24)下方,其输入端穿设于大腿部(1)的一侧面并与同步带轮(24)带连接,输出端与小腿部(6)的上部连接,长连接杆(13)的一端通过固定接头一(12)与小腿部(6)上部的正面连接,短连接杆(15)的一端通过固定接头二(14)与大腿部(1)的下部连接,长连接杆(13)的另一端与短连接杆(15)的另一端铰接,短连接杆(15)靠近大腿部(1)的一侧面上设有挡块(16),短连接杆(15)与长连接杆(13)连接的一端与棘轮棘爪部连接。
3.根据权利要求1所述的一种双足机器人下肢结构,其特征在于:棘轮棘爪部包括悬臂(17)、棘爪(18)、弹簧一(19)、棘轮(20)、减速电机一(21)、圆锥齿轮一(22)、圆锥齿轮二(23),减速电机一(21)电机轴朝下安装于大腿部(1)上,圆锥齿轮一(22)与减速电机一(21)连接,棘轮(20)安装于大腿部(1)上,圆锥齿轮二(23)与棘轮(20)通过连接轴连接并与圆锥齿轮一(22)啮合,悬臂(17)的一端通过弹簧一(19)与棘爪(18)连接,棘爪(18)与棘轮(20)配合,悬臂(17)的另一端与伸膝限位部连接。
4.根据权利要求1所述的一种双足机器人下肢结构,其特征在于:曲柄摇杆部包括减速电机二(5)、曲柄(8)、固定接头三(10)、连杆(11)、圆锥齿轮三(261)、圆锥齿轮四(262)、驱动轴(263),减速电机二(5)电机轴朝下安装于小腿部(6)的上部,圆锥齿轮三(261)与减速电机二(5)连接,驱动轴(263)水平设置,其一端与小腿部(6)的一侧面连接,另一端与曲柄(8)连接,锥齿轮四(262)安装于驱动轴(263)上并与圆锥齿轮三(261)啮合,连杆(11)的一端与曲柄(8)铰接,另一端通过固定接头三(10)与足部连接。
5.根据权利要求1所述的一种双足机器人下肢结构,其特征在于:足部包括脚本体(9)、脚后跟(7),两者组成完整的脚部形状,足底的脚后跟(7)的底面相对于脚本体(9)的底面向下凸出,是脚后跟(7)顶面与脚后跟(7)之间具有间隔。
6.根据权利要求5所述的一种双足机器人下肢结构,其特征在于:减震部包括弹簧二(27)、减震器活塞缸(31)、活塞(32)、活塞环(33),减震器活塞缸(31)安装于脚本体(9)内,活塞环(33)安装于脚后跟(7)内,活塞(32)竖直设置,其一端与减震器活塞缸(31)连接,另一端与活塞环(33)连接,弹簧二(27)套设于活塞环(33)上,其两端分别与减震器活塞缸(31)、活塞环(33)接触。
7.根据权利要求5所述的一种双足机器人下肢结构,其特征在于:平衡部包括连杆组件、拉簧(30)、固定柱(34),固定柱(34)竖直安装于脚本体(9)内的下部,拉簧(30)在固定柱(34)的周向至少间隔均布有两根,拉簧(30)水平放置,其一端与固定柱(34)的外周面固定,另一端通过连杆组件与脚本体(9)连接。
8.根据权利要求7所述的一种双足机器人下肢结构,其特征在于:连杆组件包括上连杆(28)、下连杆(29),上连杆(28)与下连杆(29)上下相对设置,上连杆(28)一端与下连杆(29)一端铰接,上连杆(28)的另一端、下连杆(29)另一端分别与脚本体(9)铰接,拉簧(30)在上连杆(28)与下连杆(29)的连接处分别与二者连接。
9.一种权利要求1~8任一所述的双足机器人下肢结构的运动方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤一:当机器人处于阶段一时,以顺时针为正,机器人处于起始状态,大腿部和小腿部连接的膝关节位置处于伸直状态,并且在奇点和自身重力的作用下保持锁死,摆动腿脱离地面时,膝关节发生弯曲,伸膝限位部反向运作,小腿部弯曲,机器人开始行走;
步骤二:当机器人在行走的第二阶段时,当伸膝限位部正向运作,小腿部相对于大腿部转动,膝关节伸直;棘轮棘爪部运作并碰撞到大腿部,使得伸膝限位部停止动作,与棘轮棘爪部配合形成锁合结构;同理,当伸膝限位部反向运作,锁合结构解开,小腿部实现弯曲;
步骤三:当机器人处于阶段三时,伸膝限位部内部结构恰好处于四杆机构的奇点附近,所需要的动力和加速度很大,在棘轮棘爪部的配合下,机器人能够在阶段三稳定支撑;
步骤四:当机器人处于第四阶段时,此时在减速电机二5的驱动,曲柄摇杆部带动足部向上摆动,减震部开始作用,减小足部与地面发生的碰撞,之后减震部停止作用,曲柄摇杆部带动足部向下摆动,直至脚底与地面接触,曲柄摇杆部停止运作。