具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。

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该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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发明中的具体含义。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行更加详细的描述：

请参阅图1、图2，本发明实施例提供了一种腿部结构，包括大腿结构件100、脚板结构件200、两个踝关节驱动器300、小腿结构件400和两个连动组件500。其中，请一并参阅图3、图4，两个踝关节驱动器300对称地固定在大腿结构件100的内侧，每个踝关节驱动器300均具有朝外的输出端310和朝内的尾端320；小腿结构件400的一端转动连接于两踝关节驱动器300的尾端320，小腿结构件400的另一端万向转动连接于脚板结构件200；两个连动组件500分别活动连接于两踝关节驱动器300的输出端310与脚板结构件200之间。

在此需要说明的是，小腿结构件400的一端转动连接于两踝关节驱动器300的尾端320，而踝关节驱动器300又相对于大腿结构件100固定，基于此，小腿结构件400和大腿结构件100之间可相对转动，从而构成了腿部结构的膝关节。

两踝关节驱动器300的尾端320共同转动连接于小腿结构件400的一端，其中，踝关节驱动器300的尾端320上可套接轴承，此时，小腿结构件400的一端将由两轴承共同支撑，如此，可提高踝关节驱动器300的尾端320的承力范围，可扩大踝关节驱动器300的尾端320可承受的弯矩范围。

在此还需要说明的是，小腿结构件400和脚板结构件200之间可相对转动。而踝关节驱动器300又可驱动连接至其输出端310的连动组件500活动，进而带动脚板结构件200相对于小腿结构件400活动。从而可促使脚板结构件200能够相对于小腿结构件400实现Pitch俯仰运动和Roll翻滚运动，从而构成了腿部结构的踝关节。

具体地，当两连动组件500的活动趋势相同时，两连动组件500可共同带动脚板结构件200的一侧(通常为前侧或后侧)相对于小腿结构件400向远离大腿结构件100的方向运动或向靠近大腿结构件100的方向运动，如此，脚板结构件200即可相对于小腿结构件400进行Pitch俯仰运动。反之，当两连动组件500的活动趋势相反时，其中一连动组件500可带动脚板结构件200的一侧(通常为左侧或右侧)相对于小腿结构件400向远离大腿结构件100的方向运动，而另外一连动组件500可带动脚板结构件200的另一侧相对于小腿结构件400向靠近大腿结构件100的方向运动，如此，脚板结构件200即可相对于小腿结构件400进行Roll翻滚运动。

其中，脚板结构件200与小腿结构件400和连动组件500均活动连接，脚板结构件200还可根据外部接触面，而相对于小腿结构件400和连动组件500适配地调整自身状态，进而与外部接触面实现面接触，且期间脚板结构件200的转动(状态调整)不会对小腿结构件400和连动组件500产生反作用力。

其中，两个踝关节驱动器300被对称地固定在大腿结构件100的相对两侧，相对靠近腿部结构的膝关节而相对远离腿部结构的踝侧，基于此，可有效提高腿部结构的质心，有效降低腿部结构的转动惯量，从而可相应降低腿部结构的各关节部件的驱动器的力矩需求。且该腿部结构的运动控制较为便利，可实现精准运动控制。

本发明实施例提供的腿部结构，通过踝关节驱动器300驱动连接至其输出端310的连动组件500活动，进而通过连动组件500带动脚板结构件200相对于小腿结构件400活动，以促使脚板结构件200能够相对于小腿结构件400实现Pitch俯仰运动和Roll翻滚运动，从而便利、精准地实现踝关节的运动控制。且参与构成踝关节的两个踝关节驱动器300被对称地固定在大腿结构件100的内侧，相对靠近腿部结构的膝关节而相对远离腿部结构的踝侧设置，基于此，可有效提高腿部结构的质心，有效降低腿部结构的转动惯量，从而可相应降低腿部结构的各关节部件的驱动器的力矩需求。

此外，本发明实施例提供的腿部结构，还将踝关节和膝关节一起总成呈2RSU+1RU(R：Revolute旋转关节，S：Spherical球形关节，U：Universal万向关节)的并联机构，不仅并联控制了踝关节的正交运动，还并联控制了膝关节和踝关节的运动，从而运动控制更便利、更精准。

其中，上述踝关节驱动器300包括电机和减速器，电机可采用但不限于采用外转子电机、内转子电机、空心杯电机等，减速器可采用但不限于采用一级行星减速器、多级行星减速器、圆柱齿轮减速器、谐波减速器、摆线针轮减速器等。

请参阅图1、图2、图3，在本实施例中，连动组件500包括曲柄510和连杆520，曲柄510连接于踝关节驱动器300的输出端310，并能够在踝关节驱动器300的驱动下转动；连杆520的一端转动连接于曲柄510远离输出端310的端部，连杆520的另一端万向转动连接于脚板结构件200。

在此需要说明的是，连杆520和曲柄510之间可相对转动，连杆520和脚板结构件200之间也可相对转动。

且每个连动组件500中，连接于踝关节驱动器300的输出端310的曲柄510均可在踝关节驱动器300的驱动下，在一定范围内进行转动，从而可带动与曲柄510连接的连杆520相应调整姿态并升降，进而可促使脚板结构件200的对应侧相对于小腿结构件400活动。

基于此，综合两连动组件500的效用，即可便利、精准地使脚板结构件200相对于小腿结构件400实现Pitch俯仰运动和Roll翻滚运动。该连动组件500的结构紧凑、可靠，传动精度较高。

请参阅图1、图2、图3，在本实施例中，连杆520具有与脚板结构件200连接的第一端521和与第一端521相对的第二端522，第一端521相对于第二端522向靠近脚板结构件200的方向且向内延伸形成。即第二端522相对靠外而第一端521相对靠内设置。换言之，连杆520为曲杆，且两连杆520之间不平行。其中，以靠近大腿结构件100一侧为“内”，以远离大腿结构件100一侧为“外”。

通过采用上述方案，一方面，可在一定程度上减少两个连动组件500的空间占用，以适应人形机器人狭小的设计空间，并方便外观包络；另一方面，还利于增加踝关节的角度范围(即运动范围更大)，并降低并联机构运动学奇异点的影响。

本实施例中，踝侧的运动范围可以达到﹣45°～﹢45°，踝前的运动范围可以达到﹣60°～﹢50°(“﹣”的含义是相对于水平面向下，“﹢”的含义是相对于水平面向上)。

请参阅图2、图4，在本实施例中，大腿结构件100在踝关节驱动器300的输出端310的周侧设有导向槽101，曲柄510朝大腿结构件100凸设有导向块511，导向块511在曲柄510转动时于导向槽101内移动。

通过采用上述方案，可通过导向块511于导向槽101内的移动，对曲柄510的转动进行导向，以保障并提高曲柄510的转动平稳性；还可通过把控导向槽101的延伸弧度，而约束导向块511于导向槽101内的可移动范围，进而约束曲柄510的可转动范围，即保障曲柄510在预设范围内进行转动，基于此，可利于保障并提高踝关节的运动控制精度。

请参阅图2、图5，在本实施例中，腿部结构还包括第一轴座600、万向节轴700、两个转动件800和两个转接件900。其中，请一并参阅图6、图7，第一轴座600固定在脚板结构件200上(可采用可拆卸连接或固定连接)；万向节轴700固定于第一轴座600(可采用可拆卸连接或固定连接)，万向节轴700的相对两端凸出于第一轴座600；两个转动件800分别转动连接于万向节轴700的相对两端，转动件800在其相对两侧均设有一轴颈810，转动件800的两个轴颈810相对设置，且两个轴颈810的中轴线垂直于万向节轴700的中轴线；转接件900连接于连杆520和转动件800之间，转接件900包括与连杆520连接且相对于连杆520固定的连接部910，以及分别连接于连接部910的相对两端的两个转接部920，转接件900的两转接部920分别与转动件800的两轴颈810套接。

在此需要说明的是，万向节轴700通过第一轴座600与脚板结构件200连接，并相对于脚板结构件200固定。其中，第一轴座600可在一定程度上保障并提高万向节轴700的强度、刚度、抗弯曲性能。万向节轴700的端部还套接有转动件800，万向节轴700与转动件800之间可相对转动。

转接件900通过其连接部910与连杆520连接，并相对于连杆520固定。转接件900还通过两转接部920分别与转动件800的两轴颈810套接配合，以使转接件900与转动件800之间可相对转动。

基于此，万向节轴700、转动件800和转接件900可在连杆520与脚板结构件200之间形成万向关节，而使连杆520实现万向转动连接于脚板结构件200，使连杆520与脚板结构件200之间的夹角可在一定范围内灵活地调整、变化，使连杆520与脚板结构件200之间可实现变角度动力传递。

且相对于现有技术，万向节轴700、转动件800和转接件900所形成的万向关节的结构明显简化，所占用的空间明显更小，可更适应人形机器人狭小的设计空间，并可使连杆520与脚板结构件200之间的相对运动范围更大。

其中，万向节轴700和转动件800之间可套接至少一个轴承，轴颈810和转接部920之间也可套接轴承，以减少其间相对转动过程中的摩擦系数，保障其间的回转精度。且通过各轴承的设置，还可相应扩大化万向节轴700、转动件800和转接件900所形成的万向关节的承力范围，扩大化该万向关节所能承受的弯矩范围。

请参阅图2、图3、图5，在本实施例中，连接部910和连杆520二者中的其中之一凸设有定位部911，连接部910和连杆520二者中的另外之一设有能够与定位部911插接配合的定位槽523。

通过采用上述方案，可通过定位部911与定位槽523的定位配合，而引导连接部910和连杆520快速、精准地对位，从而便于连接部910和连杆520之间再通过螺钉等结构建立相对固定的连接关系。即，可提高连接部910和连杆520之间的连接便利性，降低加工误差和配合误差对连接部910和连杆520之间的连接的影响。

请参阅图2、图3、图4，在本实施例中，连杆520的与曲柄510连接的端部设有轴承孔524，腿部结构还包括嵌于轴承孔524内的关节轴承1000，以及穿设于关节轴承1000的内圈并连接关节轴承1000和曲柄510的连接件1100。其中，连接件1100可为但不限于为销钉和卡簧的组合或螺钉和螺母的组合。连接件1100可连接关节轴承1000和曲柄510，但不限制连杆520和曲柄510之间的相对转动。

通过采用上述方案，可通过连接件1100连接曲柄510和关节轴承1000，而使曲柄510和关节轴承1000之间可相对转动，进而使曲柄510和连杆520之间可相对转动，结构简单、紧凑、可靠，并可使曲柄510和连杆520之间的理论的相对转动范围可达360°，使用性能较佳。

请参阅图8、图9、图10，在本实施例中，腿部结构还包括十字轴1200和第二轴座1300。其中，十字轴1200包括正交设置的第一轴1210和第二轴1220；第二轴座1300与脚板结构件200连接且相对于脚板结构件200固定，第二轴座1300背离脚板结构件200的一侧设有两个支座1310，两个支座1310分设于第一轴1210的相对两端，支座1310设有可供第一轴1210的端部穿设于其中的转动孔1311；小腿结构件400具有两个转动脚410，两个转动脚410分别转动连接于第二轴1220的相对两端。

在此需要说明的是，十字轴1200的第一轴1210的相对两端分别穿设于第二轴座1300的两个支座1310的转动孔1311，基于此，十字轴1200和第二轴座1300之间可相对转动，而第二轴座1300又相对于脚板结构件200固定，从而十字轴1200和脚板结构件200之间可相对转动。

小腿结构件400的两个转动脚410分别转动连接于第二轴1220的相对两端，基于此，小腿结构件400和十字轴1200之间可相对转动。

基于此，十字轴1200和第二轴座1300可在小腿结构件400和脚板结构件200之间形成具有正交的两个转动自由度的万向关节，而使小腿结构件400实现万向转动连接于脚板结构件200，使小腿结构件400与脚板结构件200之间的夹角可在一定范围内灵活地调整、变化。

且相对于现有技术，十字轴1200和第二轴座1300所形成的万向关节的结构明显简化，便于加工，加工精度较高，且传动精度也较高。

其中，第一轴1210的相对两端和第二轴1220的相对两端均可套接轴承，以降低十字轴1200的端部与转动脚410/支座1310在相对转动过程中的摩擦系数，保障其间的回转精度。且通过各轴承的设置，还可相应扩大化十字轴1200和第二轴座1300所形成的万向关节的承力范围，扩大化该万向关节所能承受的弯矩范围。

其中，上文所提及的任意轴承均可采用但不限于采用深沟球轴承、薄壁轴承、交叉滚子轴承、四点接触轴承等。

请参阅图2，在本实施例中，大腿结构件100包括两个大腿支架110，以及连接于两个大腿支架110之间的加固支架120，两个大腿支架110的内侧分别固定两个踝关节驱动器300，加固支架120与踝关节驱动器300相对设置。

通过采用上述方案，可先通过两个大腿支架110分别支撑固定两个踝关节驱动器300，再通过将加固支架120与踝关节驱动器300相对并连接在两个大腿支架110之间，以加强大腿结构件100整体(尤其对应踝关节驱动器300的区域)的强度和刚度，降低甚至避免大腿结构件100因受到张开力而变形。

请参阅图1，本发明实施例还提供了一种人形机器人，包括相对设置的两个腿部结构。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。