一种机械腿及双足机器人

技术领域

本发明涉及智能机器人技术领域，尤其涉及一种机械腿及双足机器人。

背景技术

人形机器人(又称仿人机器人)成为当前机器人领域的热点发展方向。社会老龄化问题越来越严重，发展人形机器人能够弥补年轻劳动力的不足，解决老龄化社会的各类问题。

人形机器人的一个研究重点是机械腿。相比履带式或轮式机械腿，双足机器人更接近真人。双足机器人的机械腿一般具有多个自由度，机械结构设计比较复杂，增加了机械腿的重量以及控制难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机械腿及包括该机械腿的双足机器人。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

1、一种机械腿，包括髋关节部、大腿部、膝关节部、小腿部和足部；

所述大腿部包括大腿前部和大腿后部，上端均转动连接于所述髋关节部，下端均转动连接于所述膝关节部；

所述小腿部包括小腿前部和小腿后部，上端均转动连接于所述膝关节部，下端均转动连接于所述足部；

其中，所述髋关节部、所述大腿前部、所述膝关节部和所述大腿后部构成第一平行连杆机构，所述膝关节部、所述小腿前部、所述足部和所述小腿后部构成第二平行四连杆机构，第一平行四连杆机构与所述第二平行四连杆机构联动配合使所述足部在直立时和运动时处于水平状态。

2、根据技术方案1所述的机械腿，所述膝关节部包括膝关节结构件，所述膝关节结构件具有第一连接点、第二连接点、第三连接点和第四连接点；所述第一连接点与所述第二连接点位于第一直线L

所述膝关节结构件与所述大腿部在所述第一连接点处和所述第二连接点处转动连接，所述膝关节结构件与所述小腿部在所述第三连接点处和所述第四连接点处转动连接。

3、根据技术方案2所述的机械腿，所述第一直线L

4、根据技术方案3所述的机械腿，所述第一连接点和/或所述第三连接点与所述交汇点重合。

5、根据技术方案4所述的机械腿，所述膝关节结构件为三角形结构，三个顶点分别为第一顶点A、第二顶点B和第三顶点C；

所述第一连接点和/或所述第三连接点与所述第一顶点A重合，所述第二连接点与所述第二顶点B重合，所述第四连接点与所述第三顶点C重合。

6、根据技术方案2所述的机械腿，所述第一直线L

7、根据技术方案6所述的机械腿，所述膝关节结构件为梯形结构，所述第一连接点、所述第二连接点、所述第三连接点和所述第四连接点分别位于所述梯形结构的四个顶点处。

8、根据技术方案2至7任一项所述的机械腿，所述第一直线L

所述第一直线L

9、根据技术方案2至8任一项所述的机械腿，所述膝关节部包括两个平行设置的所述膝关节结构件以及用于固定连接两个所述膝关节结构件的固定件。

10、根据技术方案1至9任一项所述的机械腿，所述大腿前部包括：

第一本体；

髋连接部，位于所述第一本体的上端，与所述髋关节部转动连接；

第一膝连接部，位于所述第一本体的下端，与所述膝关节部转动连接。

11、根据技术方案10所述的机械腿，所述第一本体包括第一前支撑件和分别与所述第一前支撑件两侧连接的一对第一侧支撑件；

所述髋连接部连接于所述第一前支撑件和/或第一侧支撑件的上端；

所述第一膝连接部连接于所述第一前支撑件和/或第一侧支撑件的下端。

12、根据技术方案10所述的机械腿，所述第一本体为具有第一容纳腔的壳体结构。

13、根据技术方案1至12任一项所述的机械腿，所述大腿后部包括一对第二侧支撑件，上下两端分别与所述髋关节部的后侧和所述膝关节部的后侧转动连接。

14、根据技术方案1至13任一项所述的机械腿，所述小腿前部包括：

第二本体；

第二膝连接部，位于所述第二本体的上端，与所述膝关节部转动连接；

足连接部，位于所述第二本体的下端，与所述足部转动连接。

15、根据技术方案14所述的机械腿，所述第二本体包括第二前支撑件和分别与所述第二前支撑件两侧连接的一对第三侧支撑件；

所述第二膝连接部连接于所述第二前支撑件和/或第三侧支撑件的上端；

所述足连接部连接于所述第二前支撑件和/或第三侧支撑件的下端。

16、根据技术方案14所述的机械腿，所述第二本体为具有第二容纳腔的壳体结构。

17、根据技术方案1至16任一项所述的机械腿，所述小腿后部包括一对第四侧支撑件，上下两端分别与所述膝关节部的后侧和所述足部的后侧转动连接。

18、根据技术方案17所述的机械腿，所述小腿后部为一体结构，其中，一对所述第四侧支撑件的下部为一体结构。

19、根据技术方案1至18任一项所述的机械腿，所述大腿部还包括：第一推杆装置，上端连接于所述髋关节部，下端连接于所述大腿前部；和/或

所述小腿部还包括：第二推杆装置，上端连接于所述大腿前部，下端连接于所述小腿前部。

20、根据技术方案19所述的机械腿，所述第一推杆装置具有第一上连接部与第一下连接部；

所述第一推杆装置通过所述第一上连接部连接于所述髋关节部，通过所述第一下连接部连接于所述大腿前部。

21、根据技术方案20所述的机械腿，所述第一上连接部位于所述第一推杆装置的两侧。

22、根据技术方案21所述的机械腿，所述第一推杆装置包括：

电机，下方两侧具有第一上连接部；

丝杠，连接于所述电机的输出轴；和

推杆，连接于所述丝杠，下端具有第一下连接部，且被配置为：当所述电机转动时，在所述丝杠的带动下沿所述电机的输出轴的轴向做直线运动。

23、根据技术方案19至22任一项所述的机械腿，所述第二推杆装置具有第二上连接部和第二下连接部；

所述第二推杆装置通过所述第二上连接部连接于所述大腿前部，通过所述第二下连接部连接于所述小腿前部。

24、根据技术方案23所述的机械腿，所述第二上连接部分布于所述第二推杆装置的两侧。

25、根据技术方案24所述的机械腿，所述第二推杆装置包括：

电机，下方两侧具有第二上连接部；

丝杠，连接于所述电机的输出轴；和

推杆，连接于所述丝杠，下端具有第二下连接部，且被配置为：当所述电机转动时，在所述丝杠的带动下沿所述电机的输出轴的轴向做直线运动。

26、根据技术方案1至25任一项所述的机械腿，所述髋关节部包括髋支架，所述髋支架包括髋顶部和分别连接于所述髋顶部前后的髋前侧部和髋后侧部；

所述大腿前部转动连接于所述髋前侧部；

所述大腿后部转动连接于所述髋后侧部。

27、根据技术方案26所述的机械腿，所述髋关节部还包括髋旋转关节模组，输出轴垂直地面且与所述髋顶部固定连接，用于驱动所述髋支架在水平面上绕所述髋旋转关节模组的输出轴转动。

28、根据技术方案1至27任一项所述的机械腿，所述足部150包括：

足板；

第一安装部，位于足板的前侧，与小腿前部连接；和

第二安装部，位于足板的后侧，与小腿后部连接。

29、一种双足机器人，包括两个技术方案1至28任一项所述的机械腿。

30、根据技术方案29所述的双足机器人，还包括腰部装置；两个所述机械腿分别位于所述腰部装置的两侧。

31、根据技术方案30所述的双足机器人，所述腰部装置包括：

腰部支架；

第一腰部关节模组，安装于所述腰部支架上，输出轴垂直地面，用于驱动所述腰部支架绕所述第一腰部关节模组的输出轴转动；

第二腰部关节模组，安装于所述腰部支架侧面，输出轴平行地面，用于驱动所述腰部支架绕所述第二腰部关节模组的输出轴转动。

本发明的上述技术方案具有如下优点：

大腿部设计为包括大腿前部与大腿后部的结构，小腿部设计为包括小腿前部与小腿后部的结构，且髋关节部、大腿前部、膝关节部和大腿后部构成第一平行连杆机构，膝关节部、小腿前部、足部和小腿后部构成第二平行四连杆机构，在关联的第一平行四连杆机构与第二平行四连杆机构的约束下，使足部不但在直立时下是水平的，而且在运动时仍可处于水平，降低了机械腿的控制难度，实现了机器人的低功耗步态行走；足部还无需设置自由度，可使小腿部做得更细，降低机械腿重量、成本与控制难度。

膝关节部作为关联第一平行四连杆机构与第二平行四连杆机构的结构件，通过三角形结构设计，使大腿部通过膝关节部带动小腿部运动时足部可处于水平状态。

采用推杆结构实现大腿部相对于髋关节部的前后摆动、小腿部通过膝关节部相对于大腿部的前后摆动，更适合双足机器人，可以减轻机械腿的重量，增强结构稳定性，还可以降低腿转动惯量。

设计的双足机器人的腰部能够实现水平转动和左右转动，腿部能够水平转动，大腿部能够前后摆动，小腿部能够前后摆动，各部件配合能够实现机器人以人体行走的形态进行行走。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本申请一实施方式的机械腿的结构示意图；

图2是本申请另一实施方式的机械腿的结构示意图；

图3是膝关节结构件具有4个连接点的示意图；

图4是膝关节结构件的连接点示意图；

图5是膝关节结构件具有3个连接点的示意图；

图6是原理示意图；

图7是膝关节结构件具有4个连接点的另一示意图；

图8是膝关节结构件另一使用方式下的示意图；

图9是分体式膝关节结构件的示意图；

图10是膝关节部的立体图；

图11是大腿前部两个角度下的立体图；

图12是小腿前部两个角度下的立体图；

图13是推杆装置的结构示意图，a为第一推杆装置在直立状态下的示意图，b为第二推杆装置在直立状态下的示意图；

图14是本申请一实施方式的机械腿两个角度下的立体图。

附图标记说明：

110：髋关节部；111：髋顶部；112：髋前侧部；113：髋后侧部；114：髋旋转关节模组；

120：大腿部；121：大腿前部；1211：第一本体；12111：第一前支撑件；12112：第一侧支撑件；1212：髋连接部；1213：第一膝连接部；122：大腿后部；123：第一推杆装置；1231：第一上连接部；1232：第一下连接部；

130：膝关节部；131：膝关节结构件；1311：第一连接点；1312：第二连接点；1313：第三连接点；1314：第四连接点；132：固定件；

140：小腿部；141：小腿前部；1411：第二本体；14111：第二前支撑件；14112：第三侧支撑件；1412：第二膝连接部；1413：足连接部；142：小腿后部；143：第二推杆装置；1431：第二上连接部；1432：第二下连接部；

150：足部；151：足板；152：第一安装部；153：第二安装部；

210：腰部支架；220：第一腰部关节模组；230：第二腰部关节模组。

实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别不同的对象，并不表示任何顺序或者重要性。

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，术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

在本申请的描述中，“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。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。

在本申请的描述中，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

需要说明的是，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

本申请一个实施方式提供一种机械腿，参考图1。本申请另一实施方式提供了一种机械腿，参考图2。上述实施方式中的机械腿包括髋关节部110、大腿部120、膝关节部130、小腿部140和足部150；

大腿部120包括大腿前部121和大腿后部122，上端均转动连接于髋关节部110，下端均转动连接于膝关节部130；

小腿部140包括小腿前部141和小腿后部142，上端均转动连接于膝关节部130，下端均转动连接于足部150；

其中，髋关节部110、大腿前部121、膝关节部130和大腿后部122构成第一平行连杆机构，膝关节部130、小腿前部141、足部150和小腿后部142构成第二平行四连杆机构，第一平行四连杆机构与第二平行四连杆机构联动配合使足部150在直立时和运动时可处于水平状态。

上述实施方式中，大腿部120设计为包括大腿前部121与大腿后部122的结构，小腿部140设计为包括小腿前部141与小腿后部142的结构，且髋关节部110、大腿前部121、膝关节部130和大腿后部122构成第一平行连杆机构，膝关节部130、小腿前部141、足部150和小腿后部142构成第二平行四连杆机构，在关联的第一平行四连杆机构与第二平行四连杆机构的约束下，使足部150不但在直立时是水平的，而且在运动时仍可一直处于水平，降低了机械腿的控制难度，实现了机器人的低功耗步态行走；足部150还无需设置自由度，可以使小腿部140做得更细，从而降低机械腿的重量、成本与控制难度。

上述实施方式中，大腿部120能够相对于髋关节部110前后摆动，小腿部140通过膝关节部130能够相对于大腿部120前后摆动。

需要说明的是，双足机器人在直立时的重心垂直于地面。

参考图3，膝关节部130包括膝关节结构件131，膝关节结构件131具有第一连接点1311、第二连接点1312、第三连接点1313和第四连接点1314；第一连接点1311与第二连接点1312位于第一直线L

需要说明的是，膝关节结构件131与大腿前部121可以在第一连接点1311和第二连接点1312中的一者处转动连接，与大腿后部122则在另一者处转动连接；膝关节结构件131与小腿前部141可以在第三连接点1313和第四连接点1314中的一者处转动连接，与小腿后部142则在另一者处转动连接。

基于图3中所示的各个连接点的相对位置，当膝关节结构件131与大腿前部121在第一连接点1311处转动连接，则膝关节结构件131与小腿前部141在第三连接点1313处转动连接；

当膝关节结构件131与大腿前部121在第二连接点1312处转动连接，则膝关节结构件131与小腿前部141在第四连接点1314处转动连接。

膝关节部130作为关联第一平行四连杆机构与第二平行四连杆机构的结构，与大腿部120转动连接的两个连接点位于第一直线L

应当理解的是，第一直线L

应当理解的是，第一连接点1311与第二连接点1312位于第一直线L

还应当理解的是，图中所示各个连接点的位置与尺寸仅为示例说明，其实际位置与尺寸可根据实际需求确定。

继续参考图3，第一直线L

假设交汇点为a

第一连接点1311可在a

第三连接点1313可在a

需要说明的是，上述第一连接点1311与第二连接点1312在第一直线L

需要说明的是，理论上虽如此，但在实际设计时还需要考虑实际情况确定各个连接点的位置。

继续参考图4，第一连接点1311和/或第三连接点1313与交汇点重合。

结合前述内容可知，当只有第一连接点1311与交汇点重合，也就是只有第一连接点1311在a

当只有第三连接点1313与交汇点重合，也就是只有第三连接点1313在a

当第一连接点1311和第三连接点1313均与交汇点重合时，也就是第一连接点1311和第三连接点1313均在a

在本申请提供的技术方案中，膝关节结构件131的形状可以为任意形状的结构。如，可以为圆形结构，可以为梯形结构，可以为三角形结构，可以为异型结构(如T形结构)。参考图5，在一些实施方式中，膝关节结构件131为三角形结构，三个顶点分别为第一顶点A、第二顶点B和第三顶点C；第一连接点1311和/或第三连接点1313与第一顶点A重合，第二连接点1312与第二顶点B重合，第四连接点1314与第三顶点C重合，也就是第一连接点1311和/或第三连接点1313在第一顶点A处，第二连接点1312在第二顶点B处，第四连接点1314在第三顶点C处。

如图1所示，图1的膝关节结构件131为三角形结构，且有四个连接点。三个顶点分别为第一顶点A、第二顶点B和第三顶点C，第一连接点1311与第一顶点A重合，第二连接点1312与第二顶点B重合，第四连接点1314与第三顶点C重合，第三连接点1313位于第一顶点A与第三顶点C组成的直线上，且位于第一顶点A与第三顶点C之间。

大腿前部121在第二连接点1312(或者说是第二顶点B)处与膝关节部130转动连接，大腿后部122在第一连接点1311处(或者说是第一顶点A)与膝关节部130转动连接，小腿前部141在第四连接点1314(或者说是第三顶点C)处与膝关节部130转动连接，小腿后部142在第三连接点1313处与膝关节部130转动连接。

如图2所示，图2的膝关节结构件131为三角形结构，且有三个连接点。三个顶点分别为第一顶点A、第二顶点B和第三顶点C，第一连接点1311和第三连接点1313均与第一顶点A重合，第二连接点1312与第二顶点B重合，第四连接点1314与第三顶点C重合。

大腿前部121在第二顶点B处与膝关节部130转动连接，大腿后部122在第一顶点A处与膝关节部130转动连接，小腿前部141在第三顶点C处与膝关节部130转动连接，小腿后部142在第一顶点A处与膝关节部130转动连接。

图1所示结构与图2所示结构相比，其小腿部140可以更细，可进一步降低机械腿重量，更易实现机械腿轻型化。

下面基于图2和图6对足部150在直立时和运动时都能处于水平状态的实现原理进行说明。

大腿前部121的上端与髋关节部110转动连接，连接点记为D，下端与膝关节部130转动连接，连接点为B；大腿后部122的上端与髋关节部110转动连接，连接点记为E，下端与膝关节部130转动连接，连接点记为A。髋关节部110、大腿前部121、膝关节部130和大腿后部122构成第一平行连杆机构，四个连接点A、B、D、E的连线为平行四边形。

小腿前部141的上端与膝关节部130转动连接，连接点为C，下端与足部150转动连接，连接点记为F；小腿后部142的上端与膝关节部130转动连接，连接点为A，下端与足部150转动连接，连接点记为G。膝关节部130、小腿前部141、足部150和小腿后部142构成第二平行四连杆机构，四个连接点A、C、F、G的连线为平行四边形。

为了便于说明，D与E连线组成的虚拟结构名为杆1，B与D连线组成的虚拟结构名为杆2，A与B连线组成的虚拟结构名为杆3，A与E连线组成的虚拟结构名为杆4，4组杆可以看作第一平行四连杆机构的虚拟连杆。

B与C连线组成的虚拟结构命名为杆5。

A与C连线组成的虚拟结构名为杆6，C与F连线组成的虚拟结构名为杆7，F与G连线组成的虚拟结构名为杆8，A与G连线组成的虚拟结构名为杆9，4组杆可以看作第二平行四连杆机构的虚拟连杆。

杆3、杆5和杆6可以看作膝关节结构件131的三条虚拟边。

以直立-抬腿-再着地这一运动过程为例进行说明。

在第一平行四连杆机构中，髋关节部为固定结构，因此杆1固定不动。当大腿部120向上抬起时，杆2和杆4同步向上摆动，与杆1平行的杆3则向上平移，又由于杆3为三角形膝关节结构件131的一条边，在膝关节部130的约束下，带动第二平行四连杆机构整体向上平移。这一过程中的足部150始终保持水平。

再着地过程与上述过程类似，当大腿部120向下放下时，杆2和杆4同步向下摆动，与杆1平行的杆3则向下平移，在膝关节部130的约束下，带动第二平行四连杆机构整体向下平移。这一过程中的足部150始终保持水平。

需要说明的，上述内容以抬腿运动及再着地运动进行说明，不并代表本申请提供的技术方案只能实现在上述两个运动状态下使足部150处于水平。本申请提供的技术方案在基于该机械腿所能实现的任一运动状态下均可使足部150处于水平。

应当理解的是，膝关节结构件131可以为任意的三角形结构，而不仅可为图2所示的三角形结构。

应当理解的是，第一平行四连杆机构与第二平行四连杆机构可以为任意的平行四边形，而不仅可为图6所示的平行四边形。

在一些实施方式中，参考图7，第一直线L

应当理解的是，第一连接点1311、第二连接点1312、第三连接点1313与第四连接点1314须在膝关节结构件131上。

继续参考图7，在一些实施方式中，膝关节结构件131为梯形结构，第一连接点1311、第二连接点1312、第三连接点1313和第四连接点1314分别位于梯形结构的四个顶点处。

参考图3、图4、图5和图7，第一直线L

在一些实施方式中，膝关节结构件131为一体结构，即膝关节结构件131为三角形板。在一些实施方式中，如图9，膝关节结构件131可以是包括多个结构单元的分体结构。在图9所示的技术方案中，膝关节结构件131包括第一连接件、第二连接件和第三连接件，三者首尾依次固定连接形成带有孔洞的三角形结构。

应当理解的是，当膝关节结构件131为包括多个结构单元的分体式结构时，各个结构单元可以相同，也可以不同。

参考图10，该膝关节部130包括两个平行设置的膝关节结构件131以及用于固定连接两个膝关节结构件131的固定件132。

在一些实施方式中，参考图11，大腿前部121包括：

第一本体1211；

髋连接部1212，位于第一本体1211的上端，与髋关节部110转动连接；

第一膝连接部1213，位于第一本体1211的下端，与膝关节部130转动连接。

在一些实施方式中，第一本体1211包括第一前支撑件12111和分别与第一前支撑件12111两侧连接的一对第一侧支撑件12112；髋连接部1212连接于第一前支撑件12111和/或第一侧支撑件12112的上端；第一膝连接部1213连接于第一前支撑件12111和/或第一侧支撑件12112的下端。在一些实施方式中，第一本体1211为具有第一容纳腔的壳体结构。第一前支撑件12111和第一侧支撑件12112的实现方式有多种，如，第一前支撑件12111和第一侧支撑件12112均可采用板状结构，增强大腿前部121的强度，且三者可围成具有第一容纳腔的壳体结构。

在一些实施方式中，髋连接部1212向一对第一侧支撑件12112的中间收缩，且连接于髋关节部110的内侧；第一膝连接部1213连接于膝关节部130的外侧。

在一些实施方式中，髋连接部1212与髋关节部110的转动连接处设置有编码器，用于获取大腿部120的转动角度。

在一些实施方式中，大腿后部122包括一对第二侧支撑件，上下两端分别与髋关节部110的后侧和膝关节部130的后侧转动连接。第二侧支撑件的实现方式有多种。如，可以采用杆状结构，降低腿部重量。当大腿前部121的第一前支撑件12111和第一侧支撑件12112均采用板状结构，大腿后部122的第二侧支撑件采用杆状结构时，大腿部120形成前部结构强后部结构弱的结构，前部作为承重主件，后部辅助承重且承受拉力，在降低大腿部120整体重量的基础上确保结构强度。

在一些实施方式中，参考图12，小腿前部141包括：

第二本体1411；

第二膝连接部1412，位于第二本体1411的上端，与膝关节部130转动连接；

足连接部1413，位于第二本体1411的下端，与足部150转动连接。

在一些实施方式中，第二本体1411包括第二前支撑件14111和分别与第二前支撑件14111两侧连接的一对第三侧支撑件14112；第二膝连接部1412连接于第二前支撑件14111和/或第三侧支撑件14112的上端；足连接部1413连接于第二前支撑件14111和/或第三侧支撑件14112的下端。在一些实施方式中，第二本体1411为具有第二容纳腔的壳体结构。第二前支撑件14111和第三侧支撑件14112的实现方式有多种，如，第二前支撑件14111和第三侧支撑件14112均可采用板状结构，增强小腿前部141的强度，且三者可围成具有第二容纳腔的壳体结构。

在一些实施方式中，第二膝连接部1412与膝关节部130的转动连接处设置有编码器，用于获取小腿部140的转动角度。

在一些实施方式中，小腿后部142包括一对第四侧支撑件，上下两端分别与膝关节部130的后侧和足部150的后侧转动连接。

一对第四侧支撑件可以相互独立，使小腿后部142为分体式结构。一对第四侧支撑件也可以组成一体结构，如，一对第四侧支撑件的下部为一体结构，使小腿后部142形成一体式结构。

参考图1、图2和图13，大腿部120还可以包括：第一推杆装置123，上端连接于髋关节部110，下端连接于大腿前部121。小腿部140还可以包括：第二推杆装置143，上端连接于大腿前部121，下端连接于小腿前部141。在一些实施方式中，当第一本体1211为具有第一容纳腔的壳体结构时，第一推杆装置123至少部分位于第一容纳腔内，可以减少装置外露。在一些实施方式中，当第二本体1411为具有第二容纳腔的壳体结构时，第二推杆装置143至少部分位于第二容纳腔内，可以减少装置外露。

采用推杆装置作为驱动，既能实现大腿部120相对髋关节部110前后摆动，实现小腿部140通过膝关节部130相对于大腿部120前后摆动，从而实现机械腿的多种运动状态，如前后摆、抬腿、行走等，且相比关节模组，可降低机械腿的重量。而且，由于推杆装置倾斜设置，且其长度可调节，从而能够在不同运动状态下起到固定作用，增强机械腿的稳定性。此外，采用推杆装置可以使膝关节处质心上移，降低转动惯量。

参考图13，第一推杆装置123具有第一上连接部1231与第一下连接部1232；第一推杆装置123通过第一上连接部1231连接于髋关节部110，通过第一下连接部1232连接于大腿前部121。

第一上连接部1231可以为转轴结构，第一下连接部1232可以为带有轴孔的结构，在髋关节部110和大腿前部121上则设置有与两者配合的连接结构。

在一些实施方式中，第一上连接部1231分布于第一推杆装置123的两侧，使第一推杆转置123连接于髋关节部110的两侧。相比单点连接，控制精度得以增加。

在一些实施方式中，第一推杆装置123包括：

电机，下方两侧具有第一上连接部1231；

丝杠，连接于电机的输出轴；和

推杆，连接于丝杠，下端具有第一下连接部1232，且被配置为：当电机转动时，在丝杠的带动下沿电机的输出轴的轴向做直线运动，实现推杆的伸缩。

第二推杆装置143具有第二上连接部1431和第二下连接部1432；第二推杆装置143通过第二上连接部1431连接于大腿前部121，通过第二下连接部1432连接于小腿前部141。

第二上连接部1431可以为转轴结构，第二下连接部1432可以为带有轴孔的连接结构，在大腿前部121和小腿前部141上则设置有与两者配合的连接结构。

在一些实施方式中，第二上连接部1431分布于第二推杆装置143的两侧，使第二推杆装置143连接于大腿前部121的两侧。相比单点连接，控制精度得以增加。

在一些实施方式中，第二推杆装置143包括：

电机，下方两侧具有第二上连接部1431；

丝杠，连接于电机的输出轴；和

推杆，连接于丝杠，下端具有第二下连接部1432，且被配置为：当电机转动时，在丝杠的带动下沿电机的输出轴的轴向做直线运动。

在一些实施方式中，第一推杆装置123及第二推杆装置143中的电机可以采用无刷电机，丝杠可以采用滚珠丝杠或者行星滚柱丝杠，还可以为电机和丝杠配备编码器，以组成闭环伺服系统。在一些实施方式中，第一推杆装置123及第二推杆装置143还具备抱闸，使腿部装置在断电状态下能够保持直立，降低耗电量。

在一些实施方式中，髋关节部110包括髋支架，该髋支架包括髋顶部111和分别连接于髋顶部111前后的髋前侧部112和髋后侧部113；

大腿前部121转动连接于髋前侧部112；

大腿后部122转动连接于髋后侧部113。

当大腿部130还包括第一推杆装置时，第一推杆装置转动连接于髋后侧部113。

在一些实施方式中，髋关节部110还包括髋旋转关节模组114，输出轴垂直地面且连接于髋顶部111，用于驱动髋支架在水平面上旋转，实现机械腿在水平面上绕输出轴转动。

在一些实施方式中，足部150包括：足板151；第一安装部152，位于足板151的前侧，与小腿前部141连接；和第二安装部153，位于足板151的后侧，与小腿后部142连接。

在一些实施方式中，足部150可以设置阻尼结构，用于缓冲瞬间冲击力。

本申请还提供了一种双足机器人，如图14所示，包括两个上述任一实施方式提供的机械腿，相当于人的左右双腿。

在一些实施方式中，双足机器人还包括腰部装置，两个机械腿分别位于腰部装置的两侧，模拟人的双腿。下面结合图14进行说明。

腰部装置包括：

腰部支架210；以单个机械腿为例，腰部支架210的下端面与髋顶部111的上端面相对设置，腰部支架210的上端面安装有髋旋转关节模组114，髋旋转关节模组114的输出轴垂直地面且连接于髋顶部111，使髋顶部111的上端面能够相对于腰部支架210的下端面转动，实现机械腿相对于腰部装置在水平面上绕髋旋转关节模组114的输出轴转动；

第一腰部关节模组220，安装于腰部支架210上，输出轴垂直地面，用于驱动腰部支架210绕第一腰部关节模组220的输出轴转动；

第二腰部关节模组230，安装于腰部支架210侧面，输出轴平行地面，用于驱动腰部支架210绕第二腰部关节模组230的输出轴转动。

本申请提供的双足机器人腰部能够实现水平转动和左右转动，腿部能够水平转动，大腿部能够前后摆动，小腿部能够前后摆动，各部件配合能够实现机器人以人体行走的形态进行行走。

第一腰部关节模组220、第二腰部关节模组230和髋旋转关节模组114布局在同一平面高度，适合人形机器人，为电池仓预留充分空间。

需要说明的是，前述任一技术方案中的任一关节模组可以采用现有产品。如，任一关节模组可以包括无刷电机、减速机(谐波减速机或行星减速机或摆线减速机)和双编码器，在一些实施方式中还可以包括抱闸。

需要说明的是，前述任一技术方案中的转动连接的具体实现方式可以采用现有的轴连接、铰接等等。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的思想和范围。