【嘉勤點評】鵬行智能發明的新型四足機器人的腿部設計結構方案中，通過將機器人的腿部關節和小腿關節以連桿傳動的方式進行實現，可以完成精度、效率都比較高的控制算法。同時，通過三種電機的相互配合，以使得機器人可以在惡劣環境中工作，并可降低機器人制造的成本。

眾所周知，足式機器人相對于傳統輪式具有較高的地面適應性，但是相比于輪式機器人，其開發難度較大，因此，放眼全國，能夠實現足式機器人團隊也是鳳毛菱角。

在足式機器人的設計中，為了保證行走穩定性，腿部關節一般由三個動力單元組成的三個自由度，組件需要較多零部件，其不僅要求結構設計精密，且需要關節位置準確，導致成本往往很高。因此，如何保證四足機器人精度、穩定性，同時易裝配、器件少易加工性能成為設計的關鍵。

另外，機器人還需要保證外觀的美觀和耐用，各關節走線布置也極為重要。尤其是在機器人的足底，由于足底中有足底力傳感器且足底空間狹小，不僅需要布信號傳輸線，還需要排布足底力傳感器電源線，由此造成布線比較困難，具有比較大的生產難度。

針對上述這些問題，鵬行智能在2020年4月21日申請了一項名為“一種新型四足機器人腿部關節”的發明專利（申請號：202010318910.X），申請人為深圳鵬行智能有限公司。

根據該專利目前公開的相關資料，讓我們一起來看看這項技術方案吧。

如上圖，為該專利中發明的新型四足機器人腿部關節的結構示意圖，該結構中，包括機器人本體上主要安裝有：側擺電機1a、大腿電機2a以及小腿電機3a，這三個電機彼此之間相互連接，在小腿電機的一側同時連接有大腿外殼4a，其底端轉動連接有小腿5a以及足部外殼6a。

而在該結構中，為了讓機器人的腿部設計小且用料少，其設計思路為：盡可能保證系統具有足夠的精度且傳動件足夠少，并且要兼顧耐用、傳動效率高，另外傳動機構運動所占的空間要足夠小，這點對于減輕腿部慣量和腿部造型都具有幫助。

在上圖中，小腿電機的旋轉運動經過傳動連桿唯一器件，將力傳遞并轉換成大腿外殼和小腿的相對運動，另外傳動連桿具有死角位置，必須進行兩個方向的限位，從而防止機器人的運動進入死區。

如上圖所示，為上述結構的剖視圖，第一小腿限位1f和第二小腿限位2f既作為外觀件也作為機械支持件。當小腿電機減速后經過法蘭盤將力輸出到曲柄盤1b上，傳動連桿4b和第一軸承2b、第二軸承3b、第三軸承5b、第四軸承6b組成四邊形連桿機構，將電機旋轉的力以1∶1的比例傳遞到小腿的關節上。

進而，小腿繞著第四軸承旋轉，而第一軸承、第二軸承、第三軸承可以選用低速大承載力滾針軸承，并采用凸輪輸出連桿結構設計。這樣，通過在機械腿的內部設置軸承和交叉連桿，腿部單元所需空間只有普通的一半。

最后，如上圖，為搭載有這種腿部關節的機器人本體結構示意圖，當側擺電機繞方向（圖1中R3）進行旋轉運動時，可以讓腿部向身體內部或者外部擺動，以保持平衡和側方向的運動；而大腿電機的運動會帶動大腿外殼與小腿整體做前后運動如圖1中R2所示的運動方向；當小腿電機旋轉時，可以使得小腿進行如圖1中R1方向的運動，從而完成整條腿的運動。

四條腿均如此設計，完成四足機器人的全身運動，如前進后退、側擺平衡、彈跳、轉彎等常規動作，可以很好的適應復雜的地面。其中，大側擺電機、大腿電機和小腿電機內部具有電流傳感器，電流和關節的受力成比例，通過檢測內部的電流大小就可以得出關節的受力情況，并可映射出足部外殼的受力情況。通過這些數據信息，就可以使得機器人感知到足底的軟硬、高低等路況信息，并把這些信息告知中央處理器以進行綜合控制。

以上就是鵬行智能發明的新型四足機器人的腿部設計結構，該方案中通過將機器人的腿部關節和小腿關節以連桿傳動的方式進行實現，可以完成精度、效率都比較高的機器人控制。同時，通過三種電機的相互配合，以使得機器人可以在惡劣環境中工作，并可降低機器人制造的成本。

（holly）

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