技术领域
[0001] 本申请涉及人形机器人技术领域，具体涉及一种躯干总成和人形机器人。
相关背景技术
[0002] 为了使人形机器人能够适用于更广泛的应用场景，需要为人形机器人配置蓄电池，并且，还需要使人形机器人具备一定的续航能力，具备这种性能的电池的质量较大，较大质量的电池容易影响机器人的平衡，导致人形机器人的稳定性差。
具体实施方式
[0034] 下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。
[0035] 需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。
[0036] 除非另有定义，本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本申请中在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本申请所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0037] 下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0038] 可参考图1、图2和图3，本申请提供一种躯干总成100，用于人形机器人，包括躯干装置10和腰部装置20。躯干装置10包括安装框架11、支柱12和电池组件13，安装框架11围合有收容空间，电池组件13收容于收容空间，支柱12的一端与安装框架11连接固定。腰部装置20包括安装座21和腰部驱动件22，腰部驱动件22安装于安装座21，且腰部驱动件22与支柱
12的另一端连接固定，腰部驱动件22用于驱动支柱12相对于安装座21绕第一轴线转动，第一轴线沿第一方向X延伸，人形机器人处于直立状态时，第一方向X为人形机器人的上下方向；其中，躯干装置10的重心位于第一轴线上。
[0039] 电池组件13包括盖体132、电池壳体131和电池组，电池组收容于电池壳体131内，盖体132封闭电池壳体131，电池组由多个电池单体串联或并联组成，使得电池组件13能为人形机器人提供续航能力。
[0040] 安装框架11、支柱12、安装座21为具有较高结构强度的材料，具体可为金属材料、高强度塑料、陶瓷等，金属材料例如铝、铝合金、镁合金、铁及铁合金等。
[0041] 本申请的躯干总成100的躯干装置10的重心位于腰部驱动件22的旋转轴线上，且安装框架11和安装座21之间通过支柱12连接固定，使得躯干装置10和腰部装置20的连接强度好，且躯干装置10的重心始终保持不变，使得人形机器人的静态稳定性好；而在运动过程中，躯干装置10的重心始终位于第一轴线上，重心线保持稳定且易于控制，人形机器人能够更灵活地应对各种动态变化，提升其在复杂环境中的稳定性和适应性，因此本申请的躯干总成100应用于人形机器人后使得人形机器人的稳定性好。
[0042] 且稳定的重心线还有助于降低人形机器人在运动过程中的能耗，当人形机器人保持稳定的重心位置时，其运动路径和姿态变化将更加合理和高效，从而减少不必要的能量消耗和机械磨损。
[0043] 可参考图1和图4，一种实施方式中，支柱12包括连接的第一筒体121和安装板122，安装板122与安装框架11连接，支柱12开设有第一安装孔123，第一安装孔123在第一方向X上贯穿第一筒体121和安装板122，腰部驱动件22自第一安装孔123伸入第一筒体121内，腰部驱动件22的转子与第一筒体121连接。
[0044] 腰部驱动件22包括定子和转子，定子为腰部驱动件22中的固定部分，定子主要由铁芯和绕组组成，铁芯由硅钢片叠压而成，用于构成驱动件的磁路；绕组则是由厚铜导体绕制而成，用绝缘材料包裹并涂有环氧树脂，以提高绝缘性能。转子为腰部驱动件22中随定子产生的磁场进行旋转的部分，通常由铁芯、转轴和轴承等组成。
[0045] 支柱12可为一体式结构，即第一筒体121和安装板122为一体成型工艺制作的一体式结构，一体成型工艺具体可为冲压、铸造等，不做限制。支柱12也可分体式结构，第一筒体121和安装板122可通过焊接、粘接、卡接、螺接等方式连接固定。
[0046] 安装板122与安装框架11的连接方式可为螺接、焊接等，不做限制。
[0047] 可选的，支柱12还包括连接板124，连接板124连接第一筒体121的外表面和安装板122背向安装框架11的表面，连接板124用于加强支柱12的结构强度。
[0048] 设置安装板122增加了支柱12与安装框架11的连接面积和连接强度，使得腰部装置20与躯干装置10的连接效果好，设置第一筒体121便于收容至少部分腰部驱动件22，便于提高躯干总成100的集成度，同时第一安装孔123贯穿第一筒体121和安装板122有助于支柱12的轻量化。
[0049] 可参考图4和图5，一种实施方式中，支柱12还包括定位凸台125，定位凸台125设置于第一筒体121的内壁面，并沿第一筒体121的周向设置，第一筒体121靠近安装座21的端部开设有连接孔126，连接孔126贯穿第一筒体121的外周面和内壁面，在第一方向X上，定位凸台125相较连接孔126更靠近安装框架11。
[0050] 定位凸台125和第一筒体121可为一体式结构，也可为分体式结构，具体的，定位凸台125和第一筒体121为分体式结构时，定位凸台125和第一筒体121的连接方式可为粘接、焊接、卡接等，不做限制。
[0051] 可选的，定位凸台125可为首尾相接的环状，也可为首尾间隔的环状，不做限制。
[0052] 定位凸台125可为一个或多个，多个定位凸台125在第一筒体121的内壁面的周向上间隔设置，可选的，多个定位凸台125在第一筒体121的内壁面的周向上等间距设置。
[0053] 连接孔126可为多个，多个连接孔126在第一筒体121的侧壁上间隔设置。每个连接孔126对应设置有螺纹件，连接第一筒体121和腰部驱动件22。
[0054] 在第一筒体121和腰部驱动件22的连接过程中，定位凸台125和连接孔126起到定位和限位的作用，提高腰部驱动件22与第一筒体121的安装效率。
[0055] 可参考图4，一种实施方式中，安装座21包括第二筒体211、第一连接部212和第二连接部213，第二筒体211开设有第二安装孔，第二安装孔在第一方向X上贯穿第二筒体211，腰部驱动件22至少部分收容于第二安装孔，腰部驱动件22的定子与第二筒体211连接，第一连接部212设置于第二筒体211在第二方向Y上的一端，第二连接部213设置于第二筒体211在第二方向Y上的另一端，第一连接部212和第二连接部213用于与人形机器人的两个髋关节装置（图中未示出）一一对应连接，第二方向Y为人形机器人的左右方向。
[0056] 安装座21可为一体式结构，即第二筒体211、第一连接部212和第二连接部213为一体成型工艺制作的一体式结构，一体成型工艺具体可为冲压、铸造等，不做限制。安装座21也可分体式结构，第二筒体211、第一连接部212和第二连接部213可通过焊接、粘接、卡接、螺接等方式连接固定。
[0057] 腰部驱动件22的定子与第二筒体211的连接方式可为螺接、粘接等。
[0058] 第一连接部212可为直板或弯板，不做限制。
[0059] 可选的，安装座21还包括底座214和惯性测量单元215（Inertial Measurement Unit，IMU），底座214设置于第二筒体211在人形机器人的前后方向上的端部，惯性测量单元215与底座214连接固定。人形机器人通过对惯性测量单元215输出的姿态信息进行处理，可以估计人形机器人在空间中的位置、方向和速度等信息，实现人形机器人的自主运动和导航。
[0060] 设置第二筒体211收容腰部驱动件22，以提高躯干总成100在第一方向X上的集成度，设置第一连接部212和第二连接部213便于与髋关节装置连接，实现人形机器人的拟人化。
[0061] 可参考图4，一种实施方式中，支柱12还包括第一限位块127，第一限位块127设置于第一筒体121朝向第二筒体211的端面；安装座21还包括间隔设置的第二限位块216和第三限位块217，第二限位块216和
第三限位块217设置于第二筒体211朝向第一筒体121的端面上，第一限位块127设置于第二限位块216和第三限位块217之间，第二限位块216和第三限位块217用于限制第一限位块
127的旋转角度。
[0062] 可选的，第一限位块127与第一筒体121可为一体式结构，也可为分体式结构。类似的，第二限位块216和第三限位块217与第二筒体211可为一体式结构，也可为分体式结构，不做限制。
[0063] 第一限位块127设置于第二限位块216和第三限位块217之间，通过对第一限位块127进行限制，从而对腰部驱动件22的旋转角度进行限制，防止人形机器人因过度运动而失去平衡或造成结构损坏，通过限制人形机器人的腰部运动范围，可以减少人形机器人腰部装置20的磨损和疲劳，从而延长其整体使用寿命。
[0064] 可参考图1、图2和图3，一种实施方式中，安装框架11包括顶板111、底板112、第一侧板114、第二侧板115和第三侧板116，顶板111和底板112在第一方向X上相对，第一侧板114和第二侧板115在第二方向Y上相对，第三侧板116连接顶板111、底板112、第一侧板114和第二侧板115，第二方向Y为人形机器人的左右方向；
顶板111、底板112、第一侧板114、第二侧板115和第三侧板116围合形成第一开口和收容空间，电池组件13自第一开口伸入收容空间。
[0065] 对应的，第一开口也为矩形，便于电池组件13的伸入和退出。
[0066] 可选的，安装框架11可为一体式结构，即顶板111、底板112、第一侧板114、第二侧板115和第三侧板116为一体成型工艺制作的一体式结构，一体成型工艺具体可为冲压、铸造等，不做限制。安装框架11也可分体式结构，顶板111、底板112、第一侧板114、第二侧板115和第三侧板116可通过焊接、粘接、卡接、螺接等方式连接固定。
[0067] 顶板111、底板112、第一侧板114、第二侧板115和第三侧板116围合形成的安装框架11为立方体，使得安装框架11的结构简单，便于生产，同时，也对电池组件13的形状进行限定，电池组件13的横截面对应为矩形。
[0068] 可参考图1和图3，一种实施方式中，第一侧板114开设有卡接孔117，电池组件13包括解锁件134和卡接部133，解锁件134用于带动卡接部133伸入或退出卡接孔117。
[0069] 可选的，第二侧板115上也开设有卡接孔117。
[0070] 可选的，卡接孔117可为圆形、矩形、椭圆形等，不做限制。
[0071] 第一侧板114和/或第二侧板115上的卡接孔117可为多个，多个卡接孔117在第一方向X上间隔设置。卡接部133和解锁件134与卡接孔117一一对应设置。
[0072] 卡接部133伸入卡接孔117实现电池组件13与安装框架11的卡接固定，解锁件134用于带动卡接部133退出卡接孔117以使电池组件13和安装框架11解除卡接状态。
[0073] 可选的，电池组件13还包括拉手135，拉手135与盖体132连接，拉手135还与解锁件134均连接，拉手135用于带动解锁件134运动，以使解锁件134带动卡接部133退出卡接孔
117。
[0074] 通过卡接固定电池组件13与第一侧板114和第二侧板115，使得电池组件13与安装框架11的固定方式简单且可拆卸连接，便于电池组件13与安装框架11解除连接关系并进行电池组件13的更换，避免因电池组件13需长时间充电导致人形机器人无法工作，提高人形机器人的工作效率。
[0075] 可参考图1和图2，一种实施方式中，躯干总成100还包括在第二方向Y上相对的第一肩部装置30和第二肩部装置40，第一肩部装置30与第一侧板114连接，第二肩部装置40与第二侧板115连接。第一肩部装置30包括第一安装壳31和第一驱动件32，第一安装壳31与安装框架11连接，第一驱动件32收容于第一安装壳31内且与第一安装壳31连接，第一驱动件32绕第二轴线运动，第二轴线沿第二方向Y延伸，第二轴线与第一轴线相交且垂直。
[0076] 具体的，第一驱动件32的定子与第一安装壳31连接固定。
[0077] 第一安装壳31靠近腰部装置20的端面开设有避让孔，避让孔用于避让走线。
[0078] 类似的，第二肩部装置40包括第二安装壳和第四驱动件，第二安装壳与安装框架11连接，第四驱动件收容于第二安装壳内且与第二安装壳连接，第四驱动件与第一驱动件
32均绕第二轴线运动。
[0079] 第一轴线和第二轴线相交且垂直的轴线布局使得人形机器人的躯干总成100的结构更加紧凑，有利于在有限的空间内实现更多的功能。且垂直相交的轴线布局有助于增强人形机器人的整体稳定性，在动态工作过程中，这种结构能够更好地抵抗外部干扰和振动，保持人形机器人的精确控制。
[0080] 可参考图1和图2，一种实施方式中，安装框架11还包括第一延长板1141，第一延长板1141与第一侧板114远离底板112的端部连接，第一延长板1141突出于顶板111。第一安装壳31在第一方向X上的一端与第一侧板114连接固定，第一安装壳31在第一方向X上的另一端与第一延长板1141连接固定。
[0081] 第一延长板1141可与第一侧板114为一体式结构，第一延长板1141与第一侧板114也可为分体式结构，不做限制。
[0082] 第一安装壳31与第一侧板114和/或第一延长板1141的连接方式可为螺接、焊接、粘接等，不做限制。
[0083] 设置第一延长板1141在第一方向X上加长了安装框架11的长度，同时第一安装壳31分别与第一延长板1141和第一侧板114连接固定，有助于为第一侧板114提供更多的安装空间，便于在安装框架11上集成其余部件。
[0084] 可参考图1和图2，一种实施方式中，安装框架11还包括第二延长板1151，第二延长板1151与第二侧板115远离底板112的端部连接，第二延长板1151突出于顶板111，第二肩部装置40还与第二延长板1151连接；安装框架11还包括第一加强板118和第二加强板119，第一加强板118和第二加强
板119在第三方向Z上相对设置，第一加强板118和第二加强板119连接第一延长板1141和第二延长板1151，第三方向Z为人形机器人的前后方向。
[0085] 第一加强板118与第一延长板1141和第二延长板1151的连接方式可为螺接、卡接、焊接、粘接等，不做限制。
[0086] 第一加强板118和第二加强板119上开设有减重孔1181，减重孔1181可为多个，多个减重孔1181在第一加强板118和/或第二加强板119上间隔设置。
[0087] 第二延长板1151与第一延长板1141相对设置，第二延长板1151有助于为第二侧板115提供更多的安装空间。第一加强板118和第二加强板119用于增加第一延长板1141和第二延长板1151的结构强度，有助于改善躯干总成100的整体强度。
[0088] 可参考图1和图6，一种实施方式中，躯干总成100还包括颈部装置50，颈部装置50与顶板111连接；颈部装置50包括第一连接件51、第二驱动件52和第三驱动件53，第二驱动件52用于驱动人形机器人的头部装置（图中未示出）绕第一轴线运动，第三驱动件53用于驱动头部装置绕第二轴线运动，第二轴线沿第二方向Y延伸，第一连接件51的一端与第二驱动件52的转子连接，第一连接件51的另一端与第三驱动件53的转子连接。
[0089] 可选的，颈部装置50设置于第一加强板118和第二加强板119之间。
[0090] 可选的，第一连接件51包括连接的第一板511和第二板512，第一板511和第二板512整体呈“L”型，第一方向X垂直于第一板511，第二板512与第一方向X平行，第一板511与第二驱动件52的转子连接，第二板512与第三驱动件53的转子连接。
[0091] 第一板511和第二板512可为一体式结构，也可为分体式结构，具体的，第一连接件51为分体式结构时，第一板511和第二板512的连接方式可为粘接、焊接、卡接等，不做限制。
[0092] 可选的，颈部装置50还包括第二连接件54，第二连接件54的一端与第三驱动件53的定子连接，第二连接件54的另一端用于与头部装置连接，第三驱动件53用于带动头部装置绕第二轴线运动，即头部装置进行俯仰运动。
[0093] 可选的，颈部装置50还包括保护壳55，第二驱动件52与顶板111连接，第二驱动件52收容于保护壳55内。保护壳55上开设有散热孔551，散热孔551可为多个，多个散热孔551在保护壳55上间隔设置，设置散热孔551用于第二驱动件52的散热。
[0094] 设置第二驱动件52和第三驱动件53使头部装置具有两个自由度，且第二驱动件52的运动轴线与腰部驱动件22的运动轴线相同，均为第一轴线，稳定的重心线有助于保持人形机器人在运动过程中的稳定，使人形机器人能够更灵活的应对动态变化。
[0095] 可参考图1、图2和图3，一种实施方式中，躯干总成100还包括功能器件，功能器件设置于第一侧板114、第二侧板115、第三侧板116、底板112的至少一者。
[0096] 躯干总成100包括多个功能器件，可选的，功能器件包括第一功能器件61，第一功能器件61设置于第二侧板115上，第一功能器件61用于处理人形机器人的激光雷达相关信号；功能器件还包括第二功能器件62，第二功能器件62设置于第一侧板114上，第二功能器件62用于人形机器人的运动控制和计算；功能器件还包括第三功能器件63，第三功能器件63设置于第三侧板116上，第三功能器件63用于管理人形机器人的电源和交换机相关信号；
功能器件还包括第四功能器件64，第四功能器件64与第三功能器件63间隔设置于第三侧板
116上，第四功能器件64用于控制电池组件13的电量输出和信号输出。
[0097] 可选的，功能器件还包括第五功能器件65，第五功能器件65设置于第二侧板115上，第五功能器件65用于向激光雷达供电。
[0098] 可选的，功能器件还包括第六功能器件66，第六功能器件66与底板112远离第三侧板116的一端连接，第六功能器件66包括电源开关661、充电部662、网络接口663，电源开关661用于启动或关闭人形机器人，充电部662用于对电池组件13进行充电，网络接口663用于连接外部网络以实现人形机器人的数据传输、网络连接等功能。
[0099] 功能器件集成在安装框架11的各个位置上，有利于提高躯干总成100的空间利用率。
[0100] 可参考图7，一种实施方式中，第三侧板116包括依次连接的第一部1161、凹陷部1162和第二部1163，第一部1161与顶板111连接，第二部1163与底板112连接，凹陷部1162具有第一凹槽1164，第一凹槽1164的开口背向第一开口，第一部1161与顶板111围合形成第二凹槽1165，第二部1163与底板112围合形成第三凹槽1166，第二凹槽1165和第三凹槽1166的开口均朝向第一开口。至少一个功能器件收容于第一凹槽1164内，躯干装置10还包括第一电控模块67和第二电控模块68，第一电控模块67收容于第二凹槽1165内，第二电控模块68收容于第三凹槽1166内。
[0101] 可选的，第一凹槽1164、第二凹槽1165、第三凹槽1166的底壁可为平面、弧面等，不做限制。
[0102] 具体的，第三功能器件63收容于第一凹槽1164内；第四功能器件64设置于第二部1163背向第一开口的一侧。
[0103] 第一电控模块67和/或第二电控模块68可用于电池组件13在插入安装框架11后实现电池组件13与其余功能器件电连接，使电池组件13能向人形机器人的其余部件供电。具体的，第一电控模块67用于使电池组件13向头部装置、第一肩部装置30和第二肩部装置40等供电；第二电控模块68用于使电池组件13向腰部装置20、腿部装置（图中未示出）等供电。
[0104] 第三侧板116的第一凹槽1164用于收容功能器件，第三侧板116与顶板111和底板112围合的凹槽用于收容电控模块，如此设置有利于提高躯干装置10的空间利用率和集成度。
[0105] 可参考图7，一种实施方式中，躯干装置10还包括弹性件70，第一部1161背向第一电控模块67的表面设置有弹性件70，和/或，第二部1163背向第二电控模块68的表面设置有弹性件70。
[0106] 弹性件70可为弹簧、橡胶垫圈等，不做限制。
[0107] 弹性件70可为多个，在第一部1161和/或第二部1163上间隔设置。
[0108] 设置弹性件70在电池组件13插入安装框架11的过程中提供缓冲减震的效果，有利于提高躯干装置10的稳定性。
[0109] 本申请提供一种人形机器人，包括前述各种实施方式中的躯干总成100。使用前述各种实施方式中的躯干总成100的人形机器人的稳定好，能更灵活地应对各种动态变化，在复杂环境中的稳定性和适应性好。
[0110] 在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、 “竖直”、“水平”、“内”、“外”等指标的方位或位置关系为基于附图所述的方位或位置关系，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。
[0111] 以上所揭露的仅为本申请一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本申请之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本申请权利要求所作的等同变化，仍属于本申请所涵盖的范围。
