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人形机器人腿部支撑行走组装结构

项目分类:工业机器人 发布时间:2024-09-15 ID:772656

  这套腿部组装结构面向双足人形机器人的下肢承载与行走动作需求展开建模,整体围绕髋部连接端、大腿支撑段、膝关节回转副、小腿承重段、足部落地接触面五个核心功能区段搭建,各段之间的装配约束完全按照实际实体装配逻辑设置,回转关节处预留了标准驱动元件的安装定位孔位与走线空腔,可直接适配主流伺服舵机、谐波减速驱动单元的安装尺寸,不需要二次修改主体支撑结构的安装边界。

  从实际落地场景来看,该结构可直接用于高校仿生机器人实验室的双足行走样机研发、商用服务人形机器人的下肢结构验证、科普展陈类人形演示设备的机械腿生产参考,也可作为行走式重载作业机器人的下肢结构原型,在巡检、展厅导览、轻量物料转运等需要机器人具备跨台阶、越矮障、自适应平地行走能力的场景中,这套腿部结构的分段承重设计可以稳定承载上半身搭载的控制主板、传感模块、交互屏与小型作业执行端的总重量,足部的加宽接触面设计可在机器人静止站立时降低重心投影偏移量,行走过程中足端与地面的接触面积足够分散整机落地冲击,避免单腿支撑阶段出现侧翻风险。

  设计过程中优先考虑了关节运动的干涉规避:大腿段与小腿段的相对摆动区间按照人体正常行走的腿部活动范围设定,膝关节向前弯折的极限位置处,两段结构的外壳边缘预留了足够的安全间隙,不会在大角度屈膝动作时出现结构磕碰;髋部连接端的法兰盘采用周向均布的锁紧孔设计,可直接和机器人上半身的底盘框架对接,对接面的平面度公差在建模阶段就按照装配要求做了基准约束,装配后不会出现下肢相对上身晃动的问题。小腿段的内部做了镂空减重设计,在保证纵向承重强度的前提下,尽可能降低下肢运动部件的惯量,让驱动关节的启停动作更平顺,减少行走过程中腿部摆动带来的整机重心波动。

  安装边界方面,整套腿部结构的横向宽度控制在人形机器人整机的侧身轮廓范围内,双腿并排安装时两侧不会超出上身壳体的最大宽度,不需要额外加装外凸的防护件;足部的底面预留了防滑橡胶垫的安装卡槽,足端的高度方向预留了力传感器的叠装空间,使用者可以根据自身的测力需求加装足底压力采集元件,不需要额外切削足端基体。膝关节的两侧都预留了外置限位块的安装槽位,可以根据不同的行走步态需求调整机械硬限位的弯折角度,既可以满足平地行走的大屈膝量需求,也可以在需要长期直立站立的场景下缩小关节活动区间,降低驱动元件的持续锁止负载。

  结构的各分段连接位置都采用了可拆式的紧固设计,大腿杆、小腿杆、关节支座都可以单独拆分更换,在样机测试阶段如果某一段出现受力变形,不需要整体报废整个下肢组件,仅替换对应损坏段即可,大幅降低原型迭代阶段的物料成本。走线空腔从髋部贯通至膝关节再延伸到小腿下端,驱动电机的动力线、关节编码器的信号线都可以从结构内部穿行,避免腿部摆动过程中管线外露被拉扯磨损,外部没有突兀的管线凸起,整体外形简洁流畅,适配人形机器人的外壳包覆设计,后续加装外观护壳时不需要为避让管线额外修改护壳造型。

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