行走机器人

摘要

本发明提供一种行走机器人，包括主控积木和机器人腿积木；机器人腿积木包括脚板、球头连接杆、摆动杆组件、第一齿轮及摆动下支架；球头连接杆的上端与第一齿轮球头连接，且偏心设置；球头连接杆的下端与脚板球头连接；在第一齿轮的驱动下，球头连接杆的运动交替向两侧的第一摆动杆、第二摆动杆施加推力，使得第一摆动杆、第二摆动杆共同通过摆动下支架带动脚板运动；主控积木包括输出轴，输出轴两端端面及其传动连接接口关于主控积木的中间平面对称，同一输出轴两端的传动连接接口分别连接并驱动机器人腿积木运动，连接在同一输出轴两端的机器人腿积木关于主控积木的中间平面对称；本发明提供的行走机器人脚部有多自由度且腿部和脚部运动协调。

权利要求

1.一种行走机器人，其特征在于，包括主控积木和机器人腿积木；

所述机器人腿积木包括脚板（401）、球头连接杆（402）、摆动杆组件、第一齿轮（403）及摆动下支架（404）；

所述球头连接杆（402）的上端与所述第一齿轮（403）球头连接，且偏心设置；

所述球头连接杆（402）的下端与所述脚板（401）球头连接；

所述摆动杆组件包括第一摆动杆（405）和第二摆动杆（406），所述第一摆动杆（405）、所述球头连接杆（402）、所述第二摆动杆（406）依次布置；

在所述第一齿轮（403）的驱动下，所述球头连接杆（402）的运动交替向两侧的所述第一摆动杆（405）、所述第二摆动杆（406）施加推力，使得所述第一摆动杆（405）、所述第二摆动杆（406）共同通过所述摆动下支架（404）带动所述脚板（401）运动；

所述主控积木包括输出轴，所述输出轴（310）两端端面及其传动连接接口关于所述主控积木的中间平面对称，同一所述输出轴（310）两端的传动连接接口分别连接并驱动所述机器人腿积木运动，连接在同一所述输出轴（310）两端的机器人腿积木关于所述主控积木的中间平面对称；

球头连接杆的两端分别设置第一球头安装部和第二球头安装部；

所述球头连接杆（402）的第二球头安装部与所述第一齿轮（403）上的第二球头连接部活动连接；

所述球头连接杆（402）的第一球头安装部与所述脚板（401）上的第一球头连接部活动连接。

2.根据权利要求1所述的行走机器人，其特征在于，所述主控积木为扁平的无棱角长方体，输出轴（310）两端端面各包括一个传动连接接口，三根输出轴（310）共包括六个传动连接接口，关于所述主控积木的中间平面对称地分布在所述主控积木的顶面和底面；

所述主控积木包括主控壳体、电池（308）、控制板（309）、多个动力单元；

所述动力单元包括电机（307）、齿轮组、输出轴（310）；

所述电机（307）、所述电池（308）、所述控制板（309）、所述齿轮组位于所述主控壳体形成的容置空间内；

电池（308）提供电源；控制板（309）电连接电机（307）；

在所述动力单元中，电机（307）通过齿轮组驱动输出轴（310）；

所述主控积木包括开孔（311），所述主控积木外表面的所述开孔（311）形成有积木拼接接口；

所述主控积木的连接方式包括颗粒连接和传动连接。

3.根据权利要求2所述的行走机器人，其特征在于，还包括：装配壳体、拼接组件；

所述主控壳体包括第一主控壳体（301）和第二主控壳体（302）；

所述装配壳体包括第一装配壳体件（303）和第二装配壳体件（304）；

所述拼接组件包括第一拼接部件（305）和第二拼接部件（306）；

所述第一主控壳体（301）形成所述主控积木的顶部，所述第二主控壳体（302）形成所述主控积木的底部，所述第一主控壳体（301）与所述第二主控壳体（302）紧固连接；

所述第一拼接部件（305）位于所述主控积木的侧面，与所述第一主控壳体（301）、所述第二主控壳体（302）紧固连接；

所述第二拼接部件（306）位于所述主控积木的底面与顶面，与所述第一主控壳体（301）或者所述第二主控壳体（302）紧固连接；

所述第一装配壳体件（303）与所述第二装配壳体件（304）紧固连接，所述第一装配壳体件（303）位于所述主控积木顶部，与所述第一主控壳体（301）紧固连接，所述第二装配壳体件（304）位于所述主控积木底部，通过所述控制板（309）与所述第二主控壳体（302）紧固连接。

4.根据权利要求3所述的行走机器人，其特征在于，所述第一拼接部件（305）和所述第二拼接部件（306）设置有积木拼接接口，所述积木拼接接口包括圆形凸粒（103）和/或圆形凹槽（104），所述积木拼接接口均匀分布在所述第一拼接部件（305）和第二拼接部件（306）的外表面；

所述第二拼接部件（306）开孔（311）周围设置有所述圆形凸粒（103），具有所述开孔（311）的所述圆形凸粒（103）的侧壁上设置有均布的楞条状防脱落结构（108）；

所述第二拼接部件（306）开孔（311）周围的所述圆形凸粒（103）的高度高于其他所述圆形凸粒（103）。

5.根据权利要求3所述的行走机器人，其特征在于，所述电机（307）、所述齿轮组和所述输出轴（310）均有多个，每个所述电机（307）均配置一套所述齿轮组和一根所述输出轴（310），形成一组动力单元；

所述动力单元延第一方向均匀排列，第二方向与所述第一方向垂直且位于同一平面，所述第一方向上相邻的两组所述动力单元的所述电机（307）分别位于所述第二方向相对的两端，所述动力单元的所述电机（307）的安装位轴线与所述第一方向上相邻的一组所述动力单元的所述电机（307）的安装位轴线平行；

所述输出轴（310）为齿轮轴，所述传动连接接口设置在所述输出轴（310）两端的端面，所述传动连接接口为十字孔（106）。

6.根据权利要求2所述的行走机器人，其特征在于，所述齿轮组包括蜗杆（315）、蜗轮（316）、第六齿轮（319）、第四齿轮（317）和第五齿轮（318）；

所述蜗杆（315）与所述电机（307）的输出轴紧固连接，与所述蜗轮（316）活动连接构成蜗轮蜗杆传动副；

所述第六齿轮（319）与所述蜗轮（316）同轴设置并紧固连接；

所述第六齿轮（319）与所述第四齿轮（317）活动连接，驱动所述第四齿轮（317）转动；

所述第五齿轮（318）与所述第四齿轮（317）同轴设置，所述第五齿轮（318）与所述输出轴（310）的齿轮活动连接，构成齿轮传动副，驱动所述输出轴（310）。

7.根据权利要求1所述的行走机器人，其特征在于，所述脚板（401）设置有第一球头连接部（408）和销钉连接部（409）；

所述第一齿轮（403）设置有第二球头连接部（412），所述第二球头连接部（412）的位置偏离所述第一齿轮（403）的旋转轴；

所述第一齿轮（403）的旋转轴为第四方向，所述销钉连接部（409）的旋转轴为第五方向，所述第五方向与所述第四方向垂直，第六方向垂直于所述第五方向和所述第四方向；

所述第一球头连接部（408）和所述第二球头连接部（412）的球头中心点的连线与所述第五方向和所述第六方向所在的平面相交，所述第一球头连接部（408）和所述第二球头连接部（412）分别通过所述第一球头安装部（410）和所述第二球头安装部（411）与所述球头连接杆（402）连接，所述球头连接杆（402）与所述第五方向和所述第六方向所在的平面相交；

所述第一摆动杆（405）和所述第二摆动杆（406）组成平行四边形连杆机构，所述平行四边形连杆机构连接所述摆动下支架（404），驱动所述摆动下支架（404）摆动，所述摆动下支架（404）摆动的轨迹所在平面与所述第五方向和所述第六方向所在的平面平行。

8.根据权利要求7所述的行走机器人，其特征在于，所述机器人腿积木还包括插销（407）；

所述第一球头连接部（408）与所述第一球头安装部（410）活动连接，构成球头传动副，所述第二球头连接部（412）与所述第二球头安装部（411）活动连接，构成球头传动副，所述第一齿轮（403）通过所述球头传动副驱动所述球头连接杆（402），所述球头连接杆（402）通过所述球头传动副驱动所述脚板（401）；

所述第一齿轮（403）的所述第二球头连接部（412）通过所述第二球头安装部（411）与所述第一摆动杆（405）和所述第二摆动杆（406）活动连接，驱动所述平行四边形连杆机构；

所述摆动下支架（404）通过所述插销（407）与所述脚板（401）的所述销钉连接部（409）连接，所述脚板（401）能够通过所述销钉连接部（409）绕所述插销（407）的旋转轴转动；

所述第一摆动杆（405）与所述摆动下支架（404）的所述连接为转动连接，所述第二摆动杆（406）与所述摆动下支架（404）的连接为转动连接，所述摆动下支架（404）与所述插销（407）的连接为转动连接，所述插销（407）与所述销钉连接部（409）的连接为转动连接。

9.根据权利要求8所述的行走机器人，其特征在于，还包括第二齿轮（413）、第三齿轮（414）和固定架（416）；

所述第三齿轮（414）上设置有传动连接接口，所述传动连接接口为十字轴（415）；

所述第三齿轮（414）与所述第二齿轮（413）啮合连接，构成齿轮传动副，所述第三齿轮（414）驱动所述第二齿轮（413）；

所述第二齿轮（413）与所述第一齿轮（403）啮合连接，构成齿轮传动副，所述第二齿轮（413）驱动所述第一齿轮（403）；

所述第一摆动杆（405）、所述第二摆动杆（406）、所述第一齿轮（403）、所述第二齿轮（413）及所述第三齿轮（414）与所述固定架（416）活动连接；

所述固定架（416）上设置有输出孔（417），所述第一齿轮（403）的所述第二球头连接部（412）穿过所述输出孔（417），所述输出孔（417）不干涉所述第二球头连接部（412）的运动。

10.根据权利要求9所述的行走机器人，其特征在于，还包括上盖（418）、下盖（419）、前盖（423）和后盖（424）；

所述上盖（418）与所述固定架（416）紧固连接，所述上盖（418）与所述下盖（419）紧固连接；

所述下盖（419）与所述固定架（416）紧固连接，所述第三齿轮（414）与所述第二齿轮（413）的啮合部分、所述第二齿轮（413）与所述第一齿轮（403）的啮合部分位于所述下盖（419）与所述固定架（416）形成的容置空间内；

所述第三齿轮（414）、所述第二齿轮（413）、所述第一齿轮（403）与所述下盖（419）活动连接；

所述下盖（419）上设置有积木拼接接口，所述积木拼接接口包括圆形凹槽（104），所述圆形凹槽（104）轴线垂直于所述下盖（419）外表面，所述圆形凹槽（104）内侧壁上设置有均布的楞条状防脱落结构（108）；

所述下盖（419）的所述圆形凹槽（104）底面上设置有输入孔（422），所述第三齿轮（414）的所述十字轴（415）穿过所述输入孔（422），所述十字轴（415）的端面不凸出所述下盖（419）外表面；

所述前盖（423）上端与所述固定架（416）上端活动连接，所述前盖（423）下端与所述后盖（424）紧固连接，所述球头连接杆（402）、所述第一摆动杆（405）、所述第二摆动杆（406）、所述第二球头连接部（412）及所述摆动下支架（404）位于所述前盖（423）与所述后盖（424）连接形成的容置空间内；

所述第一摆动杆（405）与所述前盖（423）活动连接，所述第一摆动杆（405）能够接触所述前盖（423），驱动所述前盖（423）运动；

所述第二摆动杆（406）与所述前盖（423）活动连接，所述第二摆动杆（406）能够接触所述前盖（423），驱动所述前盖（423）运动。

说明书

行走机器人

技术领域

[0001] 本发明涉及一种玩具，具体地，涉及行走机器人。

背景技术

[0002] 市面上多数行走机器人脚部采用轮式结构，不能实现类似人行走时的动作，少数不采用轮式结构的行走机器人，其腿部和脚部只能实现一个自由度的运动，即沿前进方向
的运动，这使得行走机器人的行走动作生硬机械，少数能够实现多自由度运动的行走机器
人其结构也相当复杂，成本及售价都很高。

[0003] 现有技术缺少结构简单且行走动作协调的行走机器人，该空白亟待被填补。

[0004] 专利文献CN110539303A公开了一种仿人行走机器人。该技术方案的不足之处是其腿部和脚部只能实现一个自由度的运动，行走动作生硬机械。

发明内容

[0005] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种行走机器人。

[0006] 根据本发明提供的一种行走机器人，包括主控积木和机器人腿积木；

[0007] 机器人腿积木包括脚板、球头连接杆、摆动杆组件、第一齿轮及摆动下支架；

[0008] 球头连接杆的上端与第一齿轮球头连接，且偏心设置；

[0009] 球头连接杆的下端与脚板球头连接；

[0010] 摆动杆组件包括第一摆动杆和第二摆动杆，第一摆动杆、球头连接杆、第二摆动杆依次布置；

[0011] 在第一齿轮的驱动下，球头连接杆的运动交替向两侧的第一摆动杆、第二摆动杆施加推力，使得第一摆动杆、第二摆动杆共同通过摆动下支架带动脚板运动；

[0012] 主控积木包括输出轴，输出轴两端端面及其传动连接接口关于主控积木的中间平面对称，同一输出轴两端的传动连接接口分别连接并驱动机器人腿积木运动，连接在同一
输出轴两端的机器人腿积木关于主控积木的中间平面对称。

[0013] 优选地，主控积木为扁平的无棱角长方体，输出轴两端端面各包括一个传动连接接口，三根输出轴共包括六个传动连接接口，关于主控积木的中间平面对称地分布在主控
积木的顶面和底面；

[0014] 主控积木包括主控壳体、电池、控制板、多个动力单元；

[0015] 动力单元包括电机、齿轮组、输出轴；

[0016] 电机、电池、控制板、齿轮组位于主控壳体形成的容置空间内；

[0017] 电池提供电源；控制板电连接电机；

[0018] 在动力单元中，电机通过齿轮组驱动输出轴；

[0019] 主控积木包括开孔，主控积木外表面的开孔形成有积木拼接接口；

[0020] 主控积木的连接方式包括颗粒连接和传动连接。

[0021] 优选地，还包括：装配壳体、拼接组件；

[0022] 主控壳体包括第一主控壳体和第二主控壳体；

[0023] 装配壳体包括第一装配壳体件和第二装配壳体件；

[0024] 拼接组件包括第一拼接部件和第二拼接部件；

[0025] 第一主控壳体形成主控积木的顶部，第二主控壳体形成主控积木的底部，第一主控壳体与第二主控壳体紧固连接；

[0026] 第一拼接部件位于主控积木的侧面，与第一主控壳体、第二主控壳体紧固连接；

[0027] 第二拼接部件位于主控积木的底面与顶面，与第一主控壳体或者第二主控壳体紧固连接；

[0028] 第一装配壳体件与第二装配壳体件紧固连接，第一装配壳体件位于主控积木顶部，与第一主控壳体紧固连接，第二装配壳体件位于主控积木底部，通过控制板与第二主控
壳体紧固连接。

[0029] 优选地，第一拼接部件和第二拼接部件设置有积木拼接接口，积木拼接接口包括圆形凸粒和/或圆形凹槽，积木拼接接口均匀分布在第一拼接部件和第二拼接部件的外表
面；

[0030] 第二拼接部件开孔周围设置有圆形凸粒，具有开孔的圆形凸粒的侧壁上设置有均布的楞条状防脱落结构；

[0031] 第二拼接部件开孔周围的圆形凸粒的高度高于其他圆形凸粒。

[0032] 优选地，电机、齿轮组和输出轴均有多个，每个电机均配置一套齿轮组和一根输出轴，形成一组动力单元；

[0033] 动力单元延第一方向均匀排列，第二方向与第一方向垂直且位于同一平面，第一方向上相邻的两组动力单元的电机分别位于第二方向相对的两端，动力单元的电机的安装
位轴线与第一方向上相邻的一组动力单元的电机的安装位轴线平行；

[0034] 输出轴为齿轮轴，传动连接接口设置在输出轴两端的端面，传动连接接口为十字孔。

[0035] 优选地，齿轮组包括蜗杆、蜗轮、第六齿轮、第四齿轮和第五齿轮；

[0036] 蜗杆与电机的输出轴紧固连接，与蜗轮活动连接构成蜗轮蜗杆传动副；

[0037] 第六齿轮与蜗轮同轴设置并紧固连接；

[0038] 第六齿轮与第四齿轮活动连接，驱动第四齿轮转动；

[0039] 第五齿轮与第四齿轮同轴设置，第五齿轮与输出轴的齿轮活动连接，构成齿轮传动副，驱动输出轴。

[0040] 优选地，脚板设置有第一球头连接部和销钉连接部；

[0041] 球头连接杆的两端分别设置有第一球头安装部和第二球头安装部；

[0042] 第一齿轮设置有第二球头连接部，第二球头连接部的位置偏离第一齿轮的旋转轴；

[0043] 第一齿轮的旋转轴为第四方向，销钉连接部的旋转轴为第五方向，第五方向与第四方向垂直，第六方向垂直于第五方向和第四方向；

[0044] 第一球头连接部和第二球头连接部的球头中心点的连线与第五方向和第六方向所在的平面相交，第一球头连接部和第二球头连接部分别通过第一球头安装部和第二球头
安装部与球头连接杆连接，球头连接杆与第五方向和第六方向所在的平面相交；

[0045] 第一摆动杆和第二摆动杆组成平行四边形连杆机构，平行四边形连杆机构连接摆动下支架，驱动摆动下支架摆动，摆动轨迹所在平面与第五方向和第六方向所在的平面平
行。

[0046] 优选地，机器人腿积木还包括插销；

[0047] 第一球头连接部与第一球头安装部活动连接，构成球头传动副，第二球头连接部与第二球头安装部活动连接，构成球头传动副，第一齿轮通过球头传动副驱动球头连接杆，
球头连接杆通过球头传动副驱动脚板；

[0048] 第一齿轮的第二球头连接部通过第二球头安装部与第一摆动杆和第二摆动杆活动连接，驱动平行四边形连杆机构；

[0049] 摆动下支架通过插销与脚板的销钉连接部连接，脚板能够通过销钉连接部绕插销的旋转轴转动；

[0050] 第一摆动杆与摆动下支架的连接为转动连接，第二摆动杆与摆动下支架的连接为转动连接，摆动下支架与插销的连接为转动连接，插销与销钉连接部的连接为转动连接。

[0051] 优选地，还包括第二齿轮、第三齿轮和固定架；

[0052] 第三齿轮上设置有传动连接接口，传动连接接口为十字轴；

[0053] 第三齿轮与第二齿轮啮合连接，构成齿轮传动副，第三齿轮驱动第二齿轮；

[0054] 第二齿轮与第一齿轮啮合连接，构成齿轮传动副，第二齿轮驱动第一齿轮；

[0055] 第一摆动杆、第二摆动杆、第一齿轮、第二齿轮及第三齿轮与固定架活动连接；

[0056] 固定架上设置有输出孔，第一齿轮的第二球头连接部穿过输出孔，输出孔不干涉第二球头连接部的运动。

[0057] 优选地，还包括上盖、下盖、前盖和后盖；

[0058] 上盖与固定架紧固连接，上盖与下盖紧固连接；

[0059] 下盖与固定架紧固连接，第三齿轮与第二齿轮的啮合部分、第二齿轮与第一齿轮的啮合部分位于下盖与固定架形成的容置空间内；

[0060] 第三齿轮、第二齿轮、第一齿轮与下盖活动连接；

[0061] 下盖上设置有积木拼接接口，积木拼接接口包括圆形凹槽，圆形凹槽轴线垂直于下盖外表面，圆形凹槽内侧壁上设置有均布的楞条状防脱落结构；

[0062] 下盖的圆形凹槽底面上设置有输入孔，第三齿轮的十字轴穿过输入孔，十字轴的端面不凸出下盖外表面；

[0063] 前盖上端与固定架上端活动连接，前盖下端与后盖紧固连接，球头连接杆、第一摆动杆、第二摆动杆、第二球头连接部及摆动下支架位于前盖与后盖连接形成的容置空间内；

[0064] 第一摆动杆与前盖活动连接，第一摆动杆能够接触前盖，驱动前盖运动；

[0065] 第二摆动杆与前盖活动连接，第二摆动杆能够接触前盖，驱动前盖运动。

[0066] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

[0067] 1、通过第一齿轮‑偏心设置的球头连接杆‑脚板之间的球头连接，将第一齿轮单一方向的旋转输入转化为施加在脚板上的多方向的且不断变化的驱动力，这实现了由单一方
向输入到多自由度运动的转化，解决了行走机器人的脚部只有一个运动自由度令动作生硬
机械的问题，且结构简单；

[0068] 2、通过令球头连接杆同时驱动脚板和由摆动杆组成的平行四边形连杆机构，使得球头连接杆同时控制脚板的运动和机器人腿部(即摆动杆)的摆动，这实现了球头连接杆这
一单一输入对脚板和机器人腿两部分的即时同步控制，实现了脚板和机器人腿的协调运
动，解决了行走机器人脚部和腿部运动脱节令动作生硬机械的问题，且结构简单；

[0069] 3、通过设置上盖、下盖、前盖和后盖覆盖机器人腿的传动部件，使得儿童接触不到运动中的传动部件，避免了运动中的传动部件可能给儿童带来的伤害(如夹伤手指等)，解
决了暴露在外的积木的传动部件可能伤害儿童的问题。

附图说明

[0070] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

[0071] 图1为行走机器人的参考视图；

[0072] 图2为主控积木的参考视图；

[0073] 图3为主控积木的结构示意图；

[0074] 图4为主控积木的结构示意图；

[0075] 图5为主控积木的零件爆炸图；

[0076] 图6为主控积木的零件爆炸图；

[0077] 图7为主控积木动力单元的零件爆炸图；

[0078] 图8为主控积木动力单元的结构示意图；

[0079] 图9为机器人腿积木的结构示意图；

[0080] 图10为机器人腿积木的结构示意图；

[0081] 图11为机器人腿积木的结构示意图；

[0082] 图12为机器人腿积木的结构示意图；

[0083] 图13为机器人腿积木的结构示意图；

[0084] 图14为机器人腿积木脚板的结构示意图；

[0085] 图15为机器人腿积木的结构示意图；

[0086] 图16为机器人腿积木的零件爆炸图；

[0087] 图17为机器人腿积木的结构示意图。

[0088] 图中：

[0089]

[0090]

具体实施方式

[0091] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术
人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明
的保护范围。

[0092] 下面对本发明提供的行走机器人的实施例进行说明。

[0093] 实施例

[0094] 图1～17为本发明提供的行走机器人的示意图。

[0095] 主控积木包括主控壳体、电机307、电池308、控制板309、输出轴310、齿轮组、装配壳体、拼接组件；主控壳体包括第一主控壳体301和第二主控壳体302；装配壳体包括第一装
配壳体件303和第二装配壳体件304；拼接组件包括第一拼接部件305和第二拼接部件306。

[0096] 第一主控壳体301形成所述主控积木的顶部，第二主控壳体302形成所述主控积木的底部，所述第一主控壳体301与所述第二主控壳体302紧固连接。

[0097] 第一拼接部件305位于主控积木的侧面，与第一主控壳体301、第二主控壳体302紧固连接；第二拼接部件306位于所述主控积木的底面与顶面，与第一主控壳体301或者第二
主控壳体302紧固连接；第一拼接部件305和第二拼接部件306的外表面设置有圆形凸粒
103，能够与匹配的圆形凹槽104相插接实现积木之间的颗粒连接，圆形凸粒103均匀分布在
第一拼接部件305和第二拼接部件306的外表面。

[0098] 第二拼接部件306的开孔311周围设置有圆形凸粒103，具有开孔311的圆形凸粒103的侧壁上设置有均布的楞条状防脱落结构108，且开孔311周围的圆形凸粒103的高度高
于其他圆形凸粒103，目的是使得连接更牢固，降低因传递运动带来的振动导致连接脱落失
效的风险。

[0099] 电机307、电池308、控制板309、齿轮组、装配壳体位于拼接组件与主控壳体形成的容置空间内。

[0100] 第一装配壳体件303与第二装配壳体件304紧固连接，第一装配壳体件303位于主控积木顶部，与第一主控壳体301紧固连接，第二装配壳体件304位于主控积木底部，通过控
制板309与第二主控壳体302紧固连接。

[0101] 电池308提供电源，并与第一主控壳体301、第二主控壳体302紧固连接，与控制板309电连接。

[0102] 电机307位于第一装配壳体件303与第二装配壳体件304连接形成的容置空间内，与第一装配壳体件303、第二装配壳体件304紧固连接，与控制板309电连接，与齿轮组连接。

[0103] 齿轮组位于第一装配壳体件303与所述第二装配壳体件304形成的容置空间内，与第一装配壳体件303、第二装配壳体件304活动连接，与输出轴310活动连接。齿轮组包括蜗
杆315、蜗轮316、第六齿轮319、第四齿轮317和第五齿轮318；蜗杆315与电机307的输出轴紧
固连接，驱动蜗轮316，与蜗轮316活动连接构成蜗轮蜗杆传动副；蜗轮316与第六齿轮319紧
固连接，且二者同轴设置，蜗轮316与第六齿轮319转速相同，第六齿轮319又与第四齿轮317
活动连接，驱动第四齿轮317，与第四齿轮317同轴并紧固连接的第五齿轮318被第四齿轮
317带动而转动，再与输出轴310的齿轮活动连接，驱动输出轴310转动，实现动力的输出。

[0104] 输出轴310与第一装配壳体件303、第二装配壳体件304活动连接，输出轴310穿过主控积木，第一装配壳体件303、第二装配壳体件304、第二拼接部件306及控制板309设置有
开孔311，输出轴310一端依次穿过第一装配壳体件303和第二拼接部件306的开孔311直至
输出轴310端面与第二拼接部件306最外平面平行，即与第二拼接部件306开孔311周围的圆
形凸粒103的最外平面平行，输出轴310另一端依次穿过第二装配壳体件304、控制板309和
另一第二拼接部件306的开孔311直至其输出轴310端面与另一第二拼接部件306最外平面
平行，即与另一第二拼接部件306开孔311周围的圆形凸粒103的最外平面平行；输出轴310
为齿轮轴，输出轴310两端的端面设置有十字孔106形式的传动连接接口，且输出轴310两端
端面及传动连接接口关于主控积木的中间平面对称，这样就实现了关于主控积木中间平面
完全对称的动力输出。

[0105] 控制板309位于所述主控积木底部，与第二装配壳体件304、第二主控壳体302紧固连接。

[0106] 电机307、齿轮组和输出轴310均有多个，每个电机307均配置一套所述齿轮组和一根输出轴310，形成一组动力单元；动力单元延第一方向均匀排列，第二方向与第一方向垂
直且位于同一平面，第一方向上相邻的两组动力单元的电机307分别位于第二方向相对的
两端，动力单元的电机307的安装位轴线与第一方向上相邻的一组动力单元的电机307的安
装位轴线平行，目的是使动力单元的排列更为紧凑，可以在较小的空间内放进多个动力单
元实现多输出。

[0107] 主控积木的连接方式包括与拼接组件表面圆形凸粒103的颗粒连接和与输出轴两端十字孔106形式传动连接接口传动连接。

[0108] 主控积木的外表面平滑，这通过外表面平滑的第一主控壳体301、第二主控壳体302、第一拼接部件305和第二拼接部件306实现，目的是避免尖锐的表面对儿童可能带来的
伤害。

[0109] 机器人腿积木包括脚板401、球头连接杆402、摆动杆、第一齿轮403、第二齿轮413、第三齿轮414、插销407、摆动下支架404、固定架416、上盖418、下盖419、前盖423和后盖424。

[0110] 第一齿轮403的旋转轴为第四方向，销钉连接部409的旋转轴为第五方向，第五方向与第四方向垂直，第六方向垂直于第五方向和第四方向。

[0111] 球头连接杆402的两端分别设置有第一球头安装部410和第二球头安装部411，球头连接杆402的上端的第二球头安装部411与第一齿轮403的第二球头连接部412球头连接，
第二球头连接部412的位置偏离第一齿轮403的旋转轴，球头连接杆402的下端与脚板401的
第一球头连接部408球头连接，第一齿轮403通过球头传动副驱动球头连接杆402，球头连接
杆402通过球头传动副驱动脚板401；第一球头连接部408和第二球头连接部412的球头中心
点的连线与第五方向和第六方向所在的平面相交，即球头连接杆402与第五方向和所述第
六方向所在的平面相交。第一齿轮403偏心设置的第二球头连接部412‑与第五方向和第六
方向所在平面相交的球头连接杆402‑脚板401的第一球头连接部408的传动链路，使得第一
齿轮403单一方向的旋转输入在传递到脚板401处时转化为了多方向且不断变化的驱动力，
这使得脚板401有多方向且不断变化的运动趋势，在插销407、第一摆动杆405和第二摆动杆
406的限制下，该运动趋势最终被限制为脚板的前后摆动及绕插销407的转动，这实现了行
走机器人的脚板的多自由度运动，使得行走机器人的行走动作流畅自然。

[0112] 摆动杆包括第一摆动杆405和第二摆动杆406，第一摆动杆405和第二摆动杆406组成平行四边形连杆机构，平行四边形连杆机构连接摆动下支架404，驱动摆动下支架404摆
动，摆动轨迹所在平面与第五方向和第六方向所在的平面平行；第一摆动杆405、球头连接
杆402、第二摆动杆406依次布置；在第一齿轮403的驱动下，球头连接杆402的第二球头安装
部411交替向两侧的第一摆动杆405、第二摆动杆406施加推力，驱动平行四边形连杆机构，
使得第一摆动杆405、第二摆动杆406共同通过摆动下支架404带动脚板401运动，第一摆动
杆405与摆动下支架404的连接为转动连接，第二摆动杆406与摆动下支架404的连接为转动
连接。

[0113] 球头连接杆402上端的第二球头安装部411驱动第一摆动杆405和第二摆动杆406，球头连接杆402下端的第一球头安装部410驱动脚板401，而球头连接杆402由第一齿轮403
独自驱动，即球头连接杆402(或者第一齿轮403)的单一输入即时且同步地驱动摆动杆摆动
和脚板401绕插销407的转动，这实现了脚板401机器人腿协调同步的动作使得行走机器人
的行走动作流畅自然。

[0114] 脚板401设置有销钉连接部409，摆动下支架404通过插销407与脚板401的销钉连接部409连接，脚板401能够通过销钉连接部409绕插销407的旋转轴转动，摆动下支架404与
插销407的连接为转动连接，插销407与销钉连接部409的连接为转动连接。

[0115] 第三齿轮414上设置有十字轴415形式的传动连接接口，作为外部动力源的积木的十字头形式的动力输出传动连接接口可以与其插接实现动力的输入，第三齿轮414与第二
齿轮413啮合连接，第三齿轮414驱动第二齿轮413；第二齿轮413与第一齿轮403啮合连接，
第二齿轮413驱动第一齿轮403。

[0116] 第一摆动杆405、第二摆动杆406、第一齿轮403、第二齿轮413及第三齿轮414与固定架416活动连接，固定架416上设置有圆形的输出孔417，第一齿轮403的第二球头连接部
412穿过输出孔417，输出孔417尺寸不能干涉第二球头连接部412在输出孔417内的转动。

[0117] 上盖418与固定架416紧固连接，上盖418与下盖419紧固连接，下盖419还与固定架416紧固连接，第三齿轮414、第二齿轮413、第一齿轮403与下盖419活动连接，第三齿轮414
与第二齿轮413的啮合部分、第二齿轮413与第一齿轮403的啮合部分位于下盖419与固定架
416形成的容置空间内，这样可以避免外露的啮合部位夹伤儿童的手指。

[0118] 下盖419上设置有圆形凹槽104形式的积木拼接接口，圆形凹槽104轴线垂直于下盖419外表面，为增强连接的强度，防止传动连接带来的振动导致连接失效部件脱落圆形凹
槽104内侧壁上设置有均布的楞条状防脱落结构108。下盖419的圆形凹槽104底面上设置有
输入孔422，第三齿轮414的十字轴415穿过输入孔422显露在下盖419的外表面，使得十字轴
415能够从下盖419外面接触并与其它积木的动力输出传动连接接口的十字孔向插接，十字
轴415的端面不凸出下盖419外表面。

[0119] 前盖423上端与固定架416上端活动连接，前盖423下端与后盖424紧固连接，球头连接杆402、第一摆动杆405、第二摆动杆406、第二球头连接部412及摆动下支架404位于前
盖423与后盖424连接形成的容置空间内，第一摆动杆405与前盖423活动连接，第一摆动杆
405能够接触前盖423，驱动前盖423运动，第二摆动杆406与前盖423活动连接，第二摆动杆
406能够接触前盖423，驱动前盖423运动，即在前盖423被第一摆动杆405和第二摆动杆406
的下端摆动到与前盖423接触时，前盖423能够跟随第一摆动杆405和第二摆动杆406运动。

[0120] 将机器人腿积木的圆形凹槽104与主控积木开孔311周围的圆形凸粒103插接，实现两积木的颗粒连接，同时将机器人腿积木的十字轴415与主控积木输出轴310一端的十字
孔106插接，实现两积木的传动连接，一个机器人腿积木与主控积木的安装即完成。另一机
器人腿积木的十字轴415以与输出轴310另一端的十字孔106插接，将其圆形凹槽104与主控
积木对应位置的圆形凸粒103插接，连接在同一输出轴310两端的机器人腿积木关于主控积
木的中间平面对称，同一输出轴310分别驱动两个机器人腿积木运动，实现行走机器人的行
走动作。

[0121] 在本申请的描述中，需要理解的是，术语“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。

[0122] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影
响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相
互组合。