CN105013182B - 轮足可变胞玩具机器人 - Google Patents

Abstract

一种轮足可变胞玩具机器人，它主要包括机架、单片机、控制板、前轮、左后轮、右后轮、2个红外线传感器、2个黑白线循迹传感器以及可以足式行走的四条结构相同的机械腿。所述结构相同的四条机械腿分别设在机架底部的前后左右，在机架背设有前轮和左右后轮；黑白线循迹传感器设在机架背面靠近前轮的位置，红外线传感器安装在机架正面，控制板固定在机架正面后侧，控制板上设有单片机，该单片机的输出引脚分别与舵机控制器、下位机无线模块、红外传感器和黑白线循迹传感器以及直流电机连接，舵机控制器控制上述四条结构相同的机械腿上的大小腿舵机。本发明可实现轮式和足式的独立运动，降低轮式和足式运动的耦合度，增加了机器人的应用性和观赏性。

Description

轮足可变胞玩具机器人

技术领域

本发明属于机器人领域，特别涉及一种玩具机器人。

背景技术

随着生活水平的提高，玩具机器人也开始走进了我们的生活，玩具小车、机械狗等遥控式玩具机器人都是小朋友的最爱。但传统单一功能的玩具已经不能满足孩子们的好奇心，玩具小车运动平稳，在平坦的路面上移动速度快，易于控制，但是在崎岖的路面上，行走缓慢，对本身电机损耗较大，机械狗式机器人虽然更能适应复杂地形，但移动速度相对较低。现有的轮足可变胞机器人可根据不同的地形环境进行轮式运动和足式运动的切换，现有专利CN103010331B、CN102849141B等均围绕使机器人具有轮式和足式两种运动形式，其应用目的明确且单一；现有专利CN102698440B授权公布的一种变形机器人玩具其观赏性将强，也存在着功能单一的缺点，所以能够根据不同环境实现多种功能的轮足可变胞玩具机器人，可有效的增加机器人的应用性和观赏性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够根据不同环境实现多种功能的轮足可变胞玩具机器人。

本发明包括机架、单片机、控制板、前轮、左后轮、右后轮、2个红外线传感器、2个黑白线循迹传感器以及可以足式行走的四条结构相同的机械腿。其中，所述结构相同的四条机械腿分别设在机架底部的前后左右，呈对称布置，每条机械腿主要包括大腿、大腿舵机、小腿和小腿舵机，大腿舵机通过螺栓与大腿舵机架固连，该大腿舵机同时与大腿机架连接U型架固连，该大腿机架连接U型架通过螺栓与机架固连，小腿固连在小腿舵机架的底部，小腿舵机通过螺栓与小腿舵机架固连，该小腿舵机同时与大小腿连接U型架固连，上述大腿舵机架的底部固连在大小腿连接U型架上。

所述前轮为万向轮，该前轮通过前轮支架固定在机架背面前侧；在机架背面后侧、前后机械腿之间，分别设有直流电机，该直流电机通过直流电机架固定在机架上，左后轮和右后轮分别固连在直流电机的输出轴上，直流电机为后轮提供驱动。

所述黑白线循迹传感器支架固定在机架背面靠近前轮的位置，所述黑白线循迹传感器固定在支架的两侧，机器人通过感应黑线来获得正确的方向后行进。

所述2个红外线传感器分别通过红外线传感器支架安装在机架正面前侧呈90°对称布置，用于检测前方障碍物，可通过左转或右转避开障碍物后正常行进。

所述控制板固定在机架正面后侧，控制板上设有单片机，所述单片机的输出引脚分别与舵机控制器、下位机无线模块、红外传感器和黑白线循迹传感器以及直流电机连接，所述控制板控制上述四条结构相同的机械腿上的大小腿舵机。

本发明轮足式行走方式如下：单片机通过下位机无线模块接收控制信号数据，进行末位标志位的判别，以实现行走的方式的变换，若为1，则用于驱动轮子的直流电机不工作，舵机组运行，实现腿式行走；若为0，则舵机组数据无效，直流电机运行，实现轮式行走。通过上位机的控制，很容易的实现轮足行走方式的变换。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、相对于其它轮足式机器人，本发明采用轮足分离式安装布置，可实现轮式和足式的独立运动，降低轮式和足式运动的耦合度。当使用轮式时，足式腿通过改变舵机旋转角度可任意改变形态，达到运动过程中实现舞蹈的效果。

2、可以实现足式的正立和倒立行走，正立方式即机架安装轮子侧朝下，倒立方式即机架安装轮子侧朝上，提高机器人足式运动对环境的适应能力。

3、可以实现站立姿态，机架后侧两腿实现站立，机架前侧两腿可以如人手臂一般挥舞，配合站立两腿的运动，实现舞蹈表演。

附图说明

图1是本发明的立体结构主视示意图；

图2是本发明的立体结构仰视示意图；

图3是本发明机械腿部示意图；

图4是本发明的站立姿态示意图。

具体实施方式

在图1所示的轮足可变胞玩具机器人示意图中，结构相同的四条机械腿分别设在机架8底部的前后左右，呈对称布置，每条机械腿中的大腿舵机6通过螺栓与大腿舵机架5固连，所述大腿舵机同时与大腿机架连接U型架7固连，所述大腿机架连接U型架通过螺栓与机架固连，小腿2固连在小腿舵机架3的底部，小腿舵机1通过螺栓与小腿舵机架固连，该小腿舵机同时与大小腿连接U型架4固连，上述大腿舵机架的底部固连在大小腿连接U型架上(如图3所示)；两个红外线传感器10通过红外线传感器支架9安装在机架正面，所述两个红外线传感器前侧呈90°对称布置；控制板13固定在机架正面后侧，在所述控制板上设有单片机12，所述单片机输出引脚连接舵机控制器、下位机无线模块、红外传感器和黑白线循迹传感器以及直流电机，所述舵机控制器可控制上述四条结构相同机械腿上的大小腿舵机；所述单片机由上述下位机无线控制模块接收信号数据控制机械腿的运动。如图2所示，前轮15为万向轮，该前轮通过前轮支架16固定在机架背面前侧，在机架背面后侧、前后机械腿之间，分别设有直流电机19、20，该直流电机通过直流电机架21、22固定在机架上，左后轮14和右后轮11分别固连在直流电机的输出轴上；黑白线循迹传感器支架17固定在机架背面靠近前轮的位置，所述黑白线循迹传感器18固定在支架的两侧。

本发明轮式行走方式如下：所述单片机通过下位机无线模块接收控制信号数据，进行末位标志位的判别，为0，则控制板驱动直流电机工作，使左后轮、右后轮转动，实现玩具机器人的轮式行走。

本发明轮式足式行走方式切换：所述单片机通过下位机无线模块接收控制信号数据，进行末位标志位的判别，为1，则单片机执行舵机程序，通过控制板控制舵机转动角度来驱动腿部行走。

本发明足式正立行走方式具体过程，左前腿小腿舵机逆时针转动一个角度，左前小腿呈抬起状态，左前腿大腿舵机向前转动一个角度，这时左后腿大腿舵机、右前腿大腿舵机、右后腿大腿舵机同时向后转动一个角度，左前腿小腿舵机顺时针转动一个角度，左前腿着地，完成四分之一个动作；左后腿小腿舵机1逆时针转动一个角度，左后小腿呈抬起状态，左后腿大腿舵机6向前转动一个角度，这时左前腿大腿舵机、右前腿大腿舵机、右后腿大腿舵机同时向后转动一个角度，左后腿小腿舵机1顺时针转动一个角度，左后腿着地，完成四分之二个动作；右前腿小腿舵机顺时针转动一个角度，右前小腿呈抬起状态，右前腿大腿舵机向前转动一个角度，这时左后腿大腿舵机6、左前腿大腿舵机、右后腿大腿舵机同时向后转动一个角度，右前腿小腿舵机逆时针转动一个角度，右前腿着地，完成四分之三个动作；右后腿小腿舵机逆时针转动一个角度，右后小腿呈抬起状态，右后腿大腿舵机向前转动一个角度，这时左前腿大腿舵机、右前腿大腿舵机、左后腿大腿舵机6同时向后转动一个角度，右后腿小腿舵机顺时针转动一个角度，右后腿着地，完成整个动作。以上动作指令构成足式行走动作的一个循环。

本发明足式倒立行走方式具体过程，左前腿小腿舵机逆时针转动一个角度，左前小腿呈抬起状态，左前腿大腿舵机向前转动一个角度，这时左后腿大腿舵机、右前腿大腿舵机、右后腿大腿舵机同时向后转动一个角度，左前腿小腿舵机顺时针转动一个角度，左前腿着地，完成四分之一个动作；左后腿小腿舵机1逆时针转动一个角度，左后小腿呈抬起状态，左后腿大腿舵机6向前转动一个角度，这时左前腿大腿舵机、右前腿大腿舵机、右后腿大腿舵机，同时向后转动一个角度，左后腿小腿舵机顺时针转动一个角度，左后腿着地，完成四分之二个动作；右前腿小腿舵机顺时针转动一个角度，右前小腿呈抬起状态，右前腿大腿舵机向前转动一个角度，这时左后腿大腿舵机、左前腿大腿舵机、右后腿大腿舵机同时向后转动一个角度，右前腿小腿舵机逆时针转动一个角度，右前腿着地，完成四分之三个动作；右后腿小腿舵机逆时针转动一个角度，右后小腿呈抬起状态，右后腿大腿舵机向前转动一个角度，这时左前腿大腿舵机、右前腿大腿舵机、左后腿大腿舵机同时向后转动一个角度，右后腿小腿舵机顺时针转动一个角度，右后腿着地，完成整个动作。以上动作指令构成足式行走动作的一个循环。

本发明站立舞蹈具体过程，如图4所示：左后腿小腿舵机和右后腿小腿舵机旋转，使左后腿小腿和右后腿小腿与机架垂直，使机器人处于站立姿态；左后腿大腿舵机和右后腿大腿舵机旋转，可实现机器人整体扭动的效果；左前腿和右前腿中舵机旋转，可实现机器人“手臂”挥舞运动。

Claims (1)

1.一种轮足可变胞玩具机器人，它包括机架、单片机、控制板、供轮式行走的前轮、左后轮、右后轮、2个红外线传感器、2个黑白线循迹传感器以及可以足式行走的四条结构相同的机械腿，其特征在于：所述结构相同的四条机械腿分别设在机架底部的前后左右，呈对称布置，每条机械腿主要包括大腿舵机、小腿和小腿舵机，大腿舵机通过螺栓与大腿舵机架固连，该大腿舵机同时与大腿机架连接U型架固连，该大腿机架连接U型架通过螺栓与机架固连，小腿固连在小腿舵机架的底部，小腿舵机通过螺栓与小腿舵机架固连，该小腿舵机同时与大小腿连接U型架固连，上述大腿舵机架的底部固连在大小腿连接U型架上；

所述前轮为万向轮，该前轮通过前轮支架固定在机架背面前侧，在机架背面后侧、前后机械腿之间，分别设有直流电机，该直流电机通过直流电机架固定在机架上，左后轮和右后轮分别固连在直流电机的输出轴上；

所述黑白线循迹传感器支架固定在机架背面靠近前轮的位置，所述黑白线循迹传感器固定在支架的两侧；

所述2个红外线传感器分别通过红外线传感器支架安装在机架正面前侧呈90°对称布置，用于检测前方障碍物，通过左转或右转避开障碍物后正常行进；

所述控制板固定在机架正面后侧，控制板上设有单片机，所述单片机的输出引脚分别与舵机控制器、下位机无线模块、红外传感器和黑白线循迹传感器以及直流电机连接，所述控制板控制上述四条结构相同的机械腿上的大小腿舵机。