CN116118894B - 髋关节组件和机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种髋关节组件和机器人，可应用于人工智能、机器人应用、机电一体化等各种应用场景。该髋关节组件包括：可展机构；二自由度驱动模块，设置有两个且对称安装于可展机构的两侧；其中，髋关节组件可应用于机器人，二自由度驱动模块可用于连接机器人的机械腿组件并带动机械腿组件运动，可展机构可用于折叠或展开髋关节组件，以缩短或延长髋关节组件的横向距离，使得两个二自由度驱动模块连接的机械腿组件之间的距离缩短或延长，实现了髋关节组件的可展性，拓宽了髋关节组件的应用场景，从而在髋关节组件应用于机器人时，可以扩大机器人的运动范围，进而提高机器人运动的稳定性和刚度。

Description

髋关节组件和机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，更具体地，涉及一种髋关节组件和机器人。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，人形机器人受到极大的关注。人形机器人通常采用关节式的组合方式设计，包括髋关节、膝关节、踝关节等，以模拟人的身体构造。

目前，研究人员对人形机器人研究重心主要聚焦于多模态机器人，比如，一些可轮足变化的机器人。大部分轮足机器人均将髋关节结构固定在上身，减少了腿部的工作空间。并且，由于轮足机器人在轮式模态和足式模态运动时，所需要的底盘范围不同，目前的髋关节结构无法满足轮足机器人在不同模态下的运动需求，导致轮足机器人的刚度以及运动的稳定性和可靠性降低。

发明内容

本申请提供了一种髋关节组件和机器人，能够提高轮足机器人的刚度以及运动的稳定性和可靠性。

第一方面，提供了一种髋关节组件，包括：

可展机构；

二自由度驱动模块，设置有两个且对称安装于所述可展机构的两侧；

其中，所述髋关节组件可应用于机器人，所述二自由度驱动模块可用于连接所述机器人的机械腿并带动所述机械腿运动，所述可展机构可用于折叠或展开所述髋关节组件，以缩短或延长髋关节组件的横向距离，使得所述两个二自由度驱动模块连接的机械腿之间的距离缩短或延长。

在一些实现方式中，所述可展机构包括中框支架和摆杆模组，所述摆杆模组设置有两个且对称活动安装于所述中框支架两侧，所述两个二自由度驱动模块分别与所述两个摆杆模组相连接，所述可展机构通过控制所述摆杆模组的转动角度实现所述髋关节组件的展开或折叠。

在一些实现方式中，所述摆杆模组包括第一摆杆、中间摆杆和第二摆杆，所述中框支架、所述第一摆杆、所述中间摆杆和所述第二摆杆首尾相连形成平行四边形连杆机构，所述平行四边形连杆机构通过控制所述第一摆杆或所述第二摆杆的转动角度实现所述髋关节组件的展开或折叠。

在一些实现方式中，所述平行四边形连杆机构通过控制所述第一摆杆和所述第二摆杆转动至与所述中框支架的中轴线垂直的角度，实现所述髋关节组件的展开。

在一些实现方式中，所述第一摆杆和/或所述第二摆杆与所述中框支架质之间设置有驱动装置，所述驱动装置用于控制所述第一摆杆和/或所述第二摆杆转动。

在一些实现方式中，所述二自由度驱动模块包括翻转驱动单元和俯仰驱动单元，其中，所述翻转驱动单元与所述中间摆杆固定连接，所述翻转驱动单元上的第一输出端与所述俯仰驱动单元连接，以带动所述俯仰驱动单元做转动。

在一些实现方式中，所述俯仰驱动单元与所述第二摆杆相连接，所述俯仰驱动单元和所述翻转驱动单元的第一连接位置与所述俯仰驱动单元和所述第二摆杆相连的第二连接位置位于同一轴线，所述第一连接位置与所述第二连接位置之间的连线与所述俯仰驱动单元的中心轴线相垂直，且所述第一连接位置与所述第二连接位置之间的连线与所述翻转驱动单元的中心轴线相平行。

在一些实现方式中，所述摆杆模组还包括第三摆杆，所述第三摆杆的两端分别与所述中框支架和所述翻转驱动单元的第二输出端连接。

在一些实现方式中，所述第三摆杆和所述中框支架相连的第三连接位置与所述第二摆杆和所述中框支架相连的第四连接位置位于同一轴线，所述第三摆杆和所述翻转驱动单元的相连的第五连接位置与所述第二摆杆和所述俯仰驱动单元相连的第六连接位置位于同一轴线。

第二方面，提供了一种机器人，包括如第一方面所述的髋关节组件以及两个机械腿组件，所述髋关节组件包括可展机构和两个二自由度驱动模块；所述两个机械腿组件分别连接于所述两个二自由度驱动模块，通过控制所述可展机构折叠或展开，以缩短或延长所述髋关节组件的横向距离，使得所述两个机械腿组件之间的距离缩短或延长。

在一些实现方式中，所述可展机构包括中框支架和摆杆模组，所述摆杆模组包括第一摆杆、中间摆杆和第二摆杆，所述中框支架、所述第一摆杆、所述中间摆杆和所述第二摆杆首尾相连形成平行四边形连杆机构，所述可展机构通过控制所述第一摆杆或所述第二摆杆的转动角度实现所述髋关节组件的展开或折叠，以缩短或延长所述髋关节组件的横向距离，使得两个机械腿组件之间的距离缩短或延长。

在一些实现方式中，所述可展机构通过控制所述第一摆杆向靠近所述中框支架的方向转动至所述髋关节组件折叠，或者所述可展机构通过控制所述第二摆杆远离所述中框支架的方向转动至所述髋关节组件折叠，以使所述机器人的重心上移。

在一些实现方式中，所述可展机构通过控制所述第一摆杆向远离所述中框支架的方向转动至所述髋关节组件折叠，或者所述可展机构通过控制所述第二摆杆靠近所述中框支架的方向转动至所述髋关节组件折叠，以使所述机器人的重心下移。

在一些实现方式中，所述可展机构通过控制所述第一摆杆和所述第二摆杆转动至与所述中框支架的中轴线垂直的角度，以使所述髋关节组件完全展开。

在一些实现方式中，所述机械腿组件包括大腿模组、小腿模组、轮足模组和膝关节电机，所述大腿模组的上端与所述二自由度驱动模块上的俯仰驱动单元的输出端相连接，所述大腿模组的末端与所述小腿模组的上端和所述膝关节电机相连接，所述膝关节电机可带动所述小腿模组转动。

在一些实现方式中，所述机械腿组件还包括踝关节模组，所述小腿模组的末端通过所述踝关节模组与所述轮足模组相连接，所述踝关节模组可带动所述轮足模组翻转，以实现轮式模态与足式模态之间的切换。

在一些实现方式中，所述机械腿组件还包括被动轮，所述被动轮与所述大腿模组的末端相连接；若所述轮足模组为直立状态，且所述被动轮与地面接触，则所述机器人的模态为四轮模态。

本申请实施例的髋关节组件，包括可展机构和二自由度驱动模块，其中，设置有两个二自由度驱动模块对称安装于可展机构的两侧，髋关节组件可应用于机器人，二自由度驱动模块可用于连接机器人的机械腿组件并带动机械腿组件运动，可展机构可用于折叠或展开髋关节组件，以缩短或延长髋关节组件的横向距离，使得两个二自由度驱动模块连接的机械腿组件之间的距离缩短或延长，实现了髋关节组件的可展性，拓宽了髋关节组件的应用场景，从而在髋关节组件应用于机器人时，可以扩大机器人的运动范围，以满足机器人在各种模态下的运动需求，进而提高机器人运动的稳定性和刚度。

附图说明

图1是本申请实施例提供的髋关节组件的第一结构示意图。

图2是本申请实施例提供的髋关节组件的第二结构示意图。

图3是本申请实施例提供的机器人的第一结构示意图。

图4是本申请实施例提供的机器人的第二结构示意图。

图5是本申请实施例提供的机器人的第三结构示意图。

图6是本申请实施例提供的机器人的第四结构示意图。

图7是本申请实施例提供的机器人的第五结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

本申请实施例可应用于人工智能、机器人应用、机电一体化等各种应用场景。

首先，在对本申请实施例进行描述的过程中出现的部分名词或者术语作如下解释：

人工智能(Artificial Intelligence,AI)是利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用***。换句话说，人工智能是计算机科学的一个综合技术，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器。人工智能也就是研究各种智能机器的设计原理与实现方法，使机器具有感知、推理与决策的功能。

机器人是一种能够通过编程和自动控制来执行诸如作业或移动等任务的机器。机器人具有感知、决策、执行等基本特征，可以辅助甚至替代人类完成危险、繁重、复杂的工作，提高工作效率与质量，服务人类生活，扩大或延伸人的活动及能力范围。

机电一体化技术是微电子技术、计算机技术、信息技术与机械技术相结合的综合性高新技术，是机械技术与微电子技术的有机结合。

自由度是根据机械原理，机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目。在自由度的定义中，唯一、必须、独立是三个比较关键的词。唯一确定即给定这些变量后机器人具有唯一的位型；必须则是一种最少的概念，也就是能够确定机器人状态的最少的变量数；独立则表示这些变量可以独立的变化。

本申请实施例提供了一种髋关节组件和机器人。

请参阅图1和图2，下面结合图1和图2对本申请实施例提供的髋关节组件进行说明：

如图1所示，髋关节组件100包括可展机构1和二自由度驱动模块2，其中，髋关节组件100可应用于机器人，二自由度驱动模块2设置有两个且对称安装于可展机构1的两侧，二自由度驱动模块2可用于连接机器人的机械腿组件并带动机械腿组件运动，可展机构1可用于折叠或展开髋关节组件100，以缩短或延长髋关节组件100的横向距离，使得两个二自由度驱动模块2连接的机械腿组件之间的距离缩短或延长。

其中，上述横向距离的方向为与两个二自由度驱动模块2连接的机械腿组件的长度方向垂直，且与上述两个二自由度驱动模块2之间的连接线平行的方向。

在本申请实施例中，通过折叠或展开可展机构1，可以缩短或延长髋关节组件100的横向距离，实现髋关节组件100的可展性，拓宽髋关节组件100的应用场景。从而在髋关节组件100应用于机器人时，可以缩短或延长两个二自由度驱动模块2之间的距离，进而缩短或延长两条机械腿组件之间的距离，从而扩大机器人的运动范围，以满足机器人在多模态下的运动需求，提高了机器人运动的稳定性和刚度。

在一些实施例中，可展机构1包括中框支架11和摆杆模组12，摆杆模组12设置有两个且对称活动连接于中框支架11两侧，两个二自由度驱动模块2分别与两个摆杆模组12相连接，可展机构1通过控制摆杆模组12的转动角度实现髋关节组件100的展开或折叠。

具体地，活动连接包括可转动连接，可转动连接包括铰接、枢接等。通过控住摆杆模组12的转动角度，可以实现髋关节组件100的展开或折叠，以缩短或延长髋关节组件100的横向距离。

在一些实施例中，摆杆模组12包括第一摆杆121、中间摆杆122和第二摆杆123，中框支架11、第一摆杆121、中间摆杆122和第二摆杆123首尾相连形成平行四边形连杆机构，平行四边形连杆机构通过控制第一摆杆121或第二摆杆123的转动角度实现髋关节组件100的展开或折叠。

具体地，如图2所示，中框支架11上设置有第一连接孔111，第一摆杆121的两端分别设置有第二连接孔1211和第三连接孔1212，中间摆杆122的第一端设置有第四连接孔1221，中框支架11与第一摆杆121经第一连接孔111、第二连接孔1211和轴承3相铰接，第一摆杆121和中间摆杆122经第三连接孔1212、第四连接孔1221和轴承3相铰接。中框支架11上设置有第五连接孔112，第二摆杆123的两端分别设置有第六连接孔1231和第七连接孔1232，中框支架11和第二摆杆123经第五连接孔112、第六连接孔1231和轴承3相铰接。

具体地，平行四边形连杆机构可以实现髋关节组件100的扩展，并且，平行四边形连杆机构的承载能力较强，当髋关节组件100应用于机器人时，可以满足机器人在负载情况下的运动需求。

在一些实施例中，平行四边形连杆机构通过控制第一摆杆121和第二摆杆123转动至与中框支架11的中轴线垂直的角度，实现髋关节组件100的展开。

在本申请实施例中，通过调整平行四边形机构中第一摆杆121或第二摆杆123的转动角度，可以控制髋关节组件100为三种形态。第一种为，通过控制第一摆杆121向靠近中框支架11的方向转动至髋关节组件100折叠，或者通过控制第二摆杆123远离中框支架11的方向转动至髋关节组件100折叠，可以将中框支架11推至最高位。第二种为，通过控制第一摆杆121向远离中框支架11的方向转动至髋关节组件100折叠，或者通过控制第二摆杆123靠近中框支架11的方向转动至髋关节组件100折叠，可以将中框支架11推至中位。第三种为，通过控制第一摆杆121或第二摆杆123转动至与中框支架11的中轴线垂直的角度，将中框支架11推至中位，此时，髋关节组件100完全展开。

具体地，当髋关节组件100应用于机器人时，通过将中框支架11推至最高位，可以使机器人的重心上移，提高机器人的可操作空间。

在一些实施例中，第一摆杆121和/或第二摆杆122与中框支架11之间可以设置有驱动装置，驱动装置可用于控制第一摆杆121和/或第二摆杆122转动。

具体地，可以通过在左右两个摆杆模组12的第一摆杆121与中框支架11之间均设置有涡轮蜗杆，并设置有电机与两个涡轮蜗杆相连接，可以通过电机驱动涡轮蜗杆，以同时驱动左右两个摆杆模组12，实现左右两个摆杆模组12的联动。同理，也可通过齿轮啮合的方式实现左右两个摆杆模组12的联动。

或者，也可以通过在左右两个摆杆模组12的第一摆杆121与中框之间11之间均设置有电机，两个电机可以分别驱动两个摆杆模组12，实现左右两个摆杆模组12的单独驱动。

在一些实施例中，二自由度驱动模块2包括翻转驱动单元21和俯仰驱动单元22，其中，翻转驱动单元21与中间摆杆122固定连接，翻转驱动单元21上的第一输出端211与俯仰驱动单元22的第一端221连接，以带动俯仰驱动单元22做转动。

例如，固定连接可以包括不可拆固定连接和可拆固定连接。其中，不可拆固定连接包括焊接、铆接、粘接、刚接等，可拆固定连接包括螺纹连接、销连接、弹性变形连接、锁扣连接、插接等。

在本实施例中，俯仰驱动单元22与第二摆杆122相连接，俯仰驱动单元22和翻转驱动单元21的第一连接位置与俯仰驱动单元22和第二摆杆122相连的第二连接位置位于同一轴线，第一连接位置与第二连接位置之间的连线与俯仰驱动单元22的中心轴线相垂直，且第一连接位置与第二连接位置之间的连线与翻转驱动单元21的中心轴线相平行。

具体地，如图2所示，翻转驱动单元21的第一输出端211与俯仰驱动单元的第一端221连接，以带动俯仰驱动单元22做转动，俯仰驱动单元22通过第二端上的连接孔222、第七连接孔1232和轴承相铰接。当该髋关节组件100应用于机器人时，俯仰驱动单元22的输出端223可用于连接机器人的机械腿组件，该二自由度驱动单元构成髋关节组件100的输出，带动机械腿组件运动。

在一些实施例中，摆杆模组12还包括第三摆杆124，第三摆杆124的两端分别与中框支架11和翻转驱动单元21的第二输出端连接。

具体地，中框支架11上还设置有第八连接孔，第三摆杆124的两端分别设置有第九连接孔1241和第十连接孔1242，第三摆杆124通过第八连接孔、第九连接孔1241和轴承与中框支架11相铰接，通过第九连接孔1241与翻转驱动单元21的第二输出端212相铰接。

在本实施例中，第三摆杆124和中框支架11相连的第三连接位置与第二摆杆123和中框支架11相连的第四连接位置位于同一轴线，第三摆杆124和翻转驱动单元21的相连的第五连接位置与第二摆杆123和俯仰驱动单元22相连的第六连接位置位于同一轴线。

具体地，第三摆杆124与第二摆杆123平行设置，与第二摆杆123的作用相同，可以作为平行四边形机构的一条连接杆，进一步提高平行四边形机构的刚度和稳定性。

本申请实施例所提供的髋关节组件100，包括可展机构1和二自由度驱动模块2，其中，髋关节组件100可应用于机器人，二自由度驱动模块2设置有两个且对称安装于可展机构1的两侧，二自由度驱动模块2可用于连接机器人的机械腿组件且带动机械腿组件运动，该可展机构1可用于折叠或展开髋关节组件100，以缩短或延长髋关节组件100的横向距离，使得两个二自由度驱动模块2连接的机械腿组件之间的距离缩短或延长，从而实现髋关节组件100的可展性，且拓宽了髋关节组件100的应用场景，进而当髋关节组件100应用于机器人时，扩大机器人的运动范围，以满足机器人在多模态下的运动需求，提高了机器人运动的稳定性和刚度。

本申请实施例还提供了一种机器人，请参阅图3至图7，下面结合图3至图7对本申请实施例提供的机器人进行说明：

如图3所示，该机器人1000包括髋关节组件100以及两个机械腿组件200，该髋关节组件100包括可展机构1和两个二自由度驱动模块2，两个机械腿组件200分别连接于两个二自由度驱动模块2，通过控制可展机构1折叠或展开，以缩短或延长髋关节组件100的横向距离，使得两个机械腿组件200之间的距离缩短或延长。其中，该髋关节组件100可采用图1和图2所述的髋关节组件。

具体地，通过折叠或展开可展机构1，可以缩短或延长髋关节组件100的横向距离，使得两个二自由度驱动模块2连接的机械腿组件200之间的距离缩短或延长，可以扩大机器人1000的运动范围，以满足机器人1000在多模态下的运动需求，提高了机器人1000运动的稳定性和刚度。

具体地，二自由度驱动模块2可以包括翻转驱动单元21和俯仰驱动单元22，机械腿组件200可以固定连接于俯仰驱动单元22的输出端，以使俯仰驱动单元22带动机械腿组件200运动。

具体地，该机器人1000可以为多模态机器人，比如，该机器人1000可以实现轮式模态和足式模态两种基本模态。其中，轮式模态可以包括四轮模态和双轮模态。其中，四轮模态可以有效提高机器人100的负载能力；双轮模态可使机器人100能快速通过宽道、窄道等不同平地地面；机器人100在足式模态下能在复杂地形下行进。

在本实施例中，机械腿组件200主要可以包括大腿模组210、小腿模组220、轮足模组230和膝关节电机240，大腿模组210的上端与二自由度驱动模块2上的俯仰驱动单元22的输出端相连接，大腿模组210的末端与小腿模组220的上端和膝关节电机240相连接，膝关节电机240可带动小腿模组220转动。

具体地，机械腿组件200还包括踝关节模组250，小腿模组220的末端通过踝关节模组250与轮足模组230相连接，踝关节模组250可带动轮足模组230翻转，以实现轮式模态与足式模态之间的切换。

具体地，机械腿组件200还包括被动轮260，被动轮260与大腿模组210的末端相连接；若轮足模组230为直立状态，且被动轮260与地面接触，则机器人1000的模态为四轮模态。

具体地，请参阅图3至图7，该机器人1000的机械腿组件200包括大腿模组210、小腿模组220、轮足模组230和膝关节电机240，该大腿模组210的上端与俯仰驱动单元22的输出端相固结，大腿模组210的末端与小腿模组220的上端和膝关节电机240相铰接，膝关节电机240可以带动小腿模组220转动。该小腿模组220的末端可以通过踝关节模组250与轮足模组230相连接，具体地，踝关节模组250可以包括俯仰关节单元251、连接件252和翻转关节单元253，该俯仰关节单元251与小腿模组220末端固定连接，该俯仰关节单元251的输出端与连接件252上的第一连接孔固定连接，翻转关节单元253与连接件252上的第二连接孔固定连接，且翻转关节单元253的输出端与轮足模组230固定连接，以带动轮足模组230做转动。

此外，该机械腿组件200还可以包括被动轮260，该被动轮260可以与大腿模组210的末端相铰接。

值得注意的是，该机械腿组件200仅为示例性说明，不构成对本申请实施例的限制。比如，该机械腿组件200还可以为具有直线运动机构的直线腿组件等。

具体地，当轮足模组230为图3所示的第一状态时，该机器人1000的当前模态为双足模态。当轮足模组230沿连接件252的第二连接孔的轴线方向翻转至直立状态，即由图3所示的第一状态变为图4至图6所示的第二状态(直立状态)时，该机器人1000的当前模态为双轮模态。当轮足模组230为直立状态，且被动轮260与地面接触时，该机器人1000的当前模态为四轮模态。

在本实施例中，当该机器人1000为多模态机器人时，采用本申请实施例提供的髋关节组件100，可以满足机器人1000在各种模态下的各种运动需求。

在本实施例中，该可展机构1包括中框支架11和摆杆模组12，摆杆模组12包括第一摆杆121、中间摆杆122和第二摆杆123，中框支架11、第一摆杆121、中间摆杆122和第二摆杆123首尾相连形成平行四边形连杆机构，可展机构1通过控制第一摆杆121或第二摆杆123的转动角度实现髋关节组件100的展开或折叠，以缩短或延长髋关节组件100的横向距离，使得两个机械腿组件200之间的距离缩短或延长。

具体地，可展机构1可以通过控制第一摆杆121向靠近中框支架11的方向转动至髋关节组件100折叠，或者可展机构1通过控制第二摆杆123远离中框支架11的方向转动至髋关节组件100折叠，以使机器人1000的重心上移。

譬如，如图3所示，在双足模态下，通过控制第一摆杆121向靠近中框支架11的方向转动至髋关节组件100折叠，使机器人1000的重心上移，可以提高机器人的可操作空间，有利于提高机器人1000足式运动时的动态稳定性。

又譬如，如图4所示，在双轮模态下，通过控制第一摆杆121向靠近中框支架11的方向转动至髋关节组件100折叠，可以最大程度缩短两条机械腿200之间的距离，使机器人100快速通过狭窄平坦路面。

具体地，可展机构1可以通过控制第一摆杆121向远离中框支架11的方向转动至髋关节组件100折叠，或者可展机构1通过控制第二摆杆123靠近中框支架11的方向转动至髋关节组件100折叠，以使机器人1000的重心下移。

譬如，如图5所示，在双轮模态下，可以通过控制第一摆杆121向远离中框支架11的方向转动至髋关节组件100折叠，使机器人1000的重心下移，增强机器人1000在双轮模态下运动的稳定性。并且，此状态下，机器人1000的整机尺寸最小，可适用于存放或运输。

具体地，可展机构1可以通过控制第一摆杆121和第二摆杆123转动至与中框支架11的中轴线垂直的角度，以使髋关节组件100完全展开。

譬如，如图6所示，在双轮模态下，控制第一摆杆121与中框支架11的中轴线之间的夹角α为垂直角度，且第二摆杆123与中框支架11的中轴线之间的夹角β为垂直角度，可以使髋关节组件100完全展开。此状态下，可以最大程度下扩展髋关节组件100的横向距离，可以在平坦路面上快速越过障碍物，提高机器人1000在轮式状态下的整体刚度。

又譬如，在双轮模态下，膝关节电机240可以带动小腿转动至被动轮260与地面接触，机器人1000切换为图7所示的四轮模态。此时，可展机构1可以通过控制第一摆杆121和第二摆杆123转动至与中框支架11的中轴线垂直的角度，以使髋关节组件100完全展开。此状态下，髋关节组件100的横向距离最大，实现四轮模态下底盘范围的扩大。同时，以机器人1000的小腿做底盘的边界，可以降低机器人的重心，有效提高机器人100在四轮模态下运动的稳定性以及负载能力。

上述所有的技术方案，可以采用任意结合形成本申请的可选实施例，在此不再一一赘述。

本申请实施例所提供的机器人1000，包括髋关节组件100以及两个机械腿组件200，该髋关节组件100包括可展机构1和两个二自由度驱动模块2，其中，两个机械腿组件200分别连接于两个二自由度驱动模块2，通过控制可展机构1折叠或展开，以缩短或延长髋关节组件100的横向距离，使得两个二自由度驱动模块2连接的机械腿组件200之间的距离缩短或延长，可以扩大机器人的运动范围，以满足机器人在多模态下的运动需求，提高了机器人运动的稳定性和刚度。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请实施例的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种髋关节组件，其特征在于，包括：

可展机构；

二自由度驱动模块，设置有两个且对称安装于所述可展机构的两侧；

其中，所述髋关节组件可应用于机器人，所述二自由度驱动模块可用于连接所述机器人的机械腿组件并带动所述机械腿组件运动，所述可展机构可用于折叠或展开所述髋关节组件，以缩短或延长所述髋关节组件的横向距离，使得所述两个二自由度驱动模块连接的机械腿组件之间的距离缩短或延长；

其中，所述可展机构包括中框支架和摆杆模组，所述摆杆模组设置有两个且对称活动安装于所述中框支架两侧，所述两个二自由度驱动模块分别与所述两个摆杆模组相连接；所述摆杆模组包括第一摆杆、中间摆杆和第二摆杆，所述中框支架、所述第一摆杆、所述中间摆杆和所述第二摆杆首尾相连形成平行四边形连杆机构，所述可展机构通过控制所述第一摆杆或所述第二摆杆的转动角度实现所述髋关节组件的折叠或展开；

其中，所述可展机构通过控制所述第一摆杆向靠近所述中框支架的方向转动至所述髋关节组件折叠，或者所述可展机构通过控制所述第二摆杆远离所述中框支架的方向转动至所述髋关节组件折叠，以将所述中框支架上移，以使所述机器人的重心上移；

其中，所述可展机构通过控制所述第一摆杆向远离所述中框支架的方向转动至所述髋关节组件折叠，或者所述可展机构通过控制所述第二摆杆靠近所述中框支架的方向转动至所述髋关节组件折叠，以将所述中框支架下移，以使所述机器人的重心下移。

2.根据权利要求1所述的髋关节组件，其特征在于，所述平行四边形连杆机构通过控制所述第一摆杆和所述第二摆杆转动至与所述中框支架的中轴线垂直的角度，实现所述髋关节组件的展开。

3.根据权利要求1所述的髋关节组件，其特征在于，所述第一摆杆和/或所述第二摆杆与所述中框支架质之间设置有驱动装置，所述驱动装置用于控制所述第一摆杆和/或所述第二摆杆转动。

4.根据权利要求1所述的髋关节组件，其特征在于，所述二自由度驱动模块包括翻转驱动单元和俯仰驱动单元，其中，所述翻转驱动单元与所述中间摆杆固定连接，所述翻转驱动单元上的第一输出端与所述俯仰驱动单元连接，以带动所述俯仰驱动单元做转动。

5.根据权利要求4所述的髋关节组件，其特征在于，所述俯仰驱动单元与所述第二摆杆相连接，所述俯仰驱动单元和所述翻转驱动单元的第一连接位置与所述俯仰驱动单元和所述第二摆杆相连的第二连接位置位于同一轴线，所述第一连接位置与所述第二连接位置之间的连线与所述俯仰驱动单元的中心轴线相垂直，且所述第一连接位置与所述第二连接位置之间的连线与所述翻转驱动单元的中心轴线相平行。

6.根据权利要求5所述的髋关节组件，其特征在于，所述摆杆模组还包括第三摆杆，所述第三摆杆的两端分别与所述中框支架和所述翻转驱动单元的第二输出端连接。

7.根据权利要求6所述的髋关节组件，其特征在于，所述第三摆杆和所述中框支架相连的第三连接位置与所述第二摆杆和所述中框支架相连的第四连接位置位于同一轴线，所述第三摆杆和所述翻转驱动单元的相连的第五连接位置与所述第二摆杆和所述俯仰驱动单元相连的第六连接位置位于同一轴线。

8.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括如权利要求1至7所述的髋关节组件以及两个机械腿组件，所述髋关节组件包括可展机构和两个二自由度驱动模块；

所述两个机械腿组件分别连接于所述两个二自由度驱动模块，通过控制所述可展机构折叠或展开，以缩短或延长所述髋关节组件的横向距离，使得所述两个机械腿组件之间的距离缩短或延长；

其中，所述可展机构包括中框支架和摆杆模组，所述摆杆模组设置有两个且对称活动安装于所述中框支架两侧，所述两个二自由度驱动模块分别与所述两个摆杆模组相连接；所述摆杆模组包括第一摆杆、中间摆杆和第二摆杆，所述中框支架、所述第一摆杆、所述中间摆杆和所述第二摆杆首尾相连形成平行四边形连杆机构，所述可展机构通过控制所述第一摆杆或所述第二摆杆的转动角度实现所述髋关节组件的折叠或展开；

其中，所述可展机构通过控制所述第一摆杆向靠近所述中框支架的方向转动至所述髋关节组件折叠，或者所述可展机构通过控制所述第二摆杆远离所述中框支架的方向转动至所述髋关节组件折叠，以将所述中框支架上移，以使所述机器人的重心上移；

其中，所述可展机构通过控制所述第一摆杆向远离所述中框支架的方向转动至所述髋关节组件折叠，或者所述可展机构通过控制所述第二摆杆靠近所述中框支架的方向转动至所述髋关节组件折叠，以将所述中框支架下移，以使所述机器人的重心下移。

9.根据权利要求8所述的机器人，其特征在于，所述可展机构通过控制所述第一摆杆和所述第二摆杆转动至与所述中框支架的中轴线垂直的角度，以使所述髋关节组件完全展开。

10.根据权利要求8所述的机器人，其特征在于，所述机械腿组件包括大腿模组、小腿模组、轮足模组和膝关节电机，所述大腿模组的上端与所述二自由度驱动模块上的俯仰驱动单元的输出端相连接，所述大腿模组的末端与所述小腿模组的上端和所述膝关节电机相连接，所述膝关节电机可带动所述小腿模组转动。

11.根据权利要求10所述的机器人，其特征在于，所述机械腿组件还包括踝关节模组，所述小腿模组的末端通过所述踝关节模组与所述轮足模组相连接，所述踝关节模组可带动所述轮足模组翻转，以实现轮式模态与足式模态之间的切换。

12.根据权利要求11所述的机器人，其特征在于，所述机械腿组件还包括被动轮，所述被动轮与所述大腿模组的末端相连接；

若所述轮足模组为直立状态，且所述被动轮与地面接触，则所述机器人的模态为四轮模态。