CN107457764A - 载人机甲 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种载人机甲。所述载人机甲包括机甲本体、机甲控制系统及至少一个机械臂。所述机甲控制系统设置于所述机甲本体内，所述载人机甲通过所述机甲控制系统进行人机交互，所述机甲控制系统根据用户指令对机甲本体及机械臂进行控制。本发明提供的人机甲安全性高，机甲行走的灵活性好，机械臂路径规划的精度高、速度快，机甲视觉效果好，可进行目标识别并准确地追踪到对战目标，机甲可进行多形态变化，具有良好的用户驾驶体验。

Description

载人机甲

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种载人机甲。

背景技术

随着科技的不断发展，可载人的大型机甲逐渐出现。目前，在全世界规模内具有代表性的大型载人机甲主要包括：美国的Megabot、日本的KR01以及韩国采用双足行走的大型载人机甲。

载人机甲的安全性、机甲行走的灵活性、机械臂路径规划的精度及速度、机甲视觉、机甲多形态(可变形性)及机甲驾驶人员的驾驶体验等都是评价大型载人机甲性能效果的重要参数。在现有技术中，大型载人机甲的通常采用的技术方案主要包括以下部分：

1.机甲行走部分，主要包括：轮式、履带式和双足式的行走机构。现有的双足式行走机甲普遍具有行走缓慢，控制难度高等缺点；现有的履带式行走机甲的机械效率较低，对路面具有破坏性；而现目前应用于机甲领域的轮式行走方式的技术并不成熟，无法对机甲进行灵活控制，实现机甲的快速移动。

2.机甲手臂驱动部分，现有技术多采用液压缸推动机甲手臂运动，采用液压驱动的机甲手臂具有动作不灵活，自由度低的缺点。

3.机甲操作控制方式部分，主要包括：手柄控制、外骨骼控制、关节映射控制等方式。采用这些控制方式的机甲结构都具有机甲动作单一、不够灵活，控制精度不高等缺点。

发明内容

为了克服现有技术中的上述不足，本发明提供一种载人机甲，其安全性高，机甲行走的灵活性好，机械臂路径规划的精度高、速度快，机甲视觉效果好，可进行目标识别并准确地追踪到对战目标，机甲可进行多形态变化，具有良好的用户驾驶体验。

本发明较佳实施例提供一种载人机甲，所述载人机甲包括机甲本体、机甲控制系统及至少一个机械臂；

所述机甲控制系统设置于所述机甲本体内，所述载人机甲通过所述机甲控制系统进行人机交互，所述机甲控制系统根据用户指令对机甲本体及机械臂进行控制。

在本发明较佳的实施例中，所述机甲本体包括第一机甲本体及第二机甲本体，所述第一机甲本体及第二机甲本体通过回转结构连接。

在本发明较佳的实施例中，所述第一机甲本体包括驾驶舱，所述驾驶舱包括：驾驶舱本体；

所述驾驶舱本体内部设置有用于进行人机交互的交互设备，所述交互设备与所述机甲控制系统电性连接，所述机甲控制系统将计算处理的数据信息通过所述交互设备反馈给用户。

在本发明较佳的实施例中，所述驾驶舱本体外部设置有用于采集对战目标图像数据的图像采集设备，所述图像采集设备与所述机甲控制系统电性连接，所述机甲控制系统对图像采集设备采集的图像数据进行人工识别处理，找寻对战目标。

在本发明较佳的实施例中，所述驾驶舱还包括：第一舱门及用于应急逃生或机甲调试的第二舱门；

所述机甲控制系统分别与第一舱门及第二舱门电性连接，以控制第一舱门和/或第二舱门自动开启或关闭。

在本发明较佳的实施例中，所述第二机甲本体包括四个车轮及用于支撑第一机甲本体的支撑结构；

每个车轮通过独立悬架结构与所述支撑结构连接。

在本发明较佳的实施例中，每个驱动轮配置有驱动组件，所述驱动组件包括驱动电机及减速器，所述驱动电机用于驱动所述驱动轮转动；

每个转向轮配置有转向电机，所述转向电机用于调控转向轮的转动方向；

所述机甲控制系统分别与驱动轮驱动电机及转向轮的转向电机连接，以通过控制车轮的转速及方向控制所述载人机甲进行行走、刹车或转向的操作。

在本发明较佳的实施例中，当所述机械臂设置的数量为两个时，两个机械臂对应设置于所述第一机甲本体两侧，其中，每个机械臂可设置为4个自由度；

所述机械臂包括：小臂、大臂及肩部，其中，所述小臂与大臂通过至少一个旋转关节连接，所述大臂与肩部通过若干个旋转关节连接，所述肩部与所述第一机甲本体通过至少一个旋转关节连接；

每个旋转关节设置有用于调节旋转关节角度变化的电机。

在本发明较佳的实施例中，所述机甲控制系统与机械臂的每个旋转关节的电机连接，所述机甲控制系统根据用户输入的指令对机械臂的运动路径进行规划控制，并对所述运动路径进行碰撞检测。

在本发明较佳的实施例中，所述载人机甲还包括多个输入设备、输出设备及传感器；

所述机甲控制系统分别与多个输入设备、输出设备及传感器连接，以对所述多个输入设备、输出设备及传感器进行控制，其中，所述输入设备包括：键盘、控制手柄、开关按钮及脚踏控制板其中之一或之间的任意组合，所述输出设备包括：音频设备、视频设备及灯光设备其中之一或之间的任意组合。

相对于现有技术而言，本发明具有以下有益效果：

为了克服现有技术中的上述不足，本发明提供一种载人机甲。所述载人机甲包括机甲本体、机甲控制系统及至少一个机械臂。所述机甲控制系统设置于所述机甲本体内，所述载人机甲通过所述机甲控制系统进行人机交互，所述机甲控制系统根据用户指令对机甲本体及机械臂进行控制。本发明提供的载人机甲安全性高，机甲行走的灵活性好，机械臂路径规划的精度高、速度快，机甲视觉效果好，可进行目标识别并准确地追踪到对战目标，机甲可进行多形态变化，具有良好的用户驾驶体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明较佳实施例提供的载人机甲第一视角的结构示意图。

图2为本发明较佳实施例提供的载人机甲第二视角的结构示意图。

图3为本发明较佳实施例提供的载人机甲第三视角的结构示意图。

图4为本发明较佳实施例提供的载人机甲第四视角的结构示意图。

图5为本发明较佳实施例提供的机械臂的结构示意图。

图标：10-载人机甲；200-第一机甲本体；210-驾驶舱；211-驾驶舱本体；213-第一舱门；215-第二舱门；220-头部结构；250-回转结构；300-第二机甲本体；310-支撑结构；320-转向轮；330-驱动轮；400-机械臂；410-小臂；420-大臂；430-肩部；440-旋转关节；500-电源。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供一种载人机甲10。请参阅图1，图1为本发明较佳实施例提供的载人机甲10第一视角的结构示意图。所述载人机甲10包括：机甲本体、机甲控制系统及至少一个机械臂400。

在本实施例中，所述机甲控制系统设置于所述机甲本体上，所述载人机甲10通过所述机甲控制系统进行人机交互，所述机甲控制系统根据用户指令对机甲本体及机械臂400进行控制。

在本实施例中，所述机甲本体包括第一机甲本体200及第二机甲本体300，所述第一机甲本体200及第二机甲本体300通过回转结构250连接。

在本实施例中，所述回转结构250可设置为圆盘转动结构，以使所述第一机甲本体200可相对于所述第二机甲本体300转动。其中，所述回转结构250可配置有电机，所述机甲控制系统与所述电机电性连接，通过驱动电机控制所述回转结构250转动。

在本实施例中，所述载人机甲10设置有电源500，所述电源500设置于所述第二机甲本体300上。其中，所述电源500可以采用，但不限于：大容量锂电池。所述电源500用于为载人机甲10提供所需的电能。

请参阅图2、图3及图4，图2为本发明较佳实施例提供的载人机甲10第二视角的结构示意图，图3为本发明较佳实施例提供的载人机甲10第三视角的结构示意图，图4为本发明较佳实施例提供的载人机甲10第四视角的结构示意图。

在本实施例中，所述第一机甲本体200包括驾驶舱210，所述驾驶舱210可用于承载用户。通常所述驾驶舱210内设置有两个驾驶舱位，可乘坐两个用户，此时，所述载人机甲10可根据需求设置为主副驾驶模式，或教练驾驶模式。

在本实施例中，所述驾驶舱210包括：驾驶舱本体211、第一舱门213及第二舱门215。所述第一舱门213为正常工作状态的驾驶舱门，可采用上下开合的方式。所述第二舱门215为非正常工作状态的驾驶舱门，用于应急逃生或机甲调试时使用。其中，所述机甲控制系统可分别与第一舱门213及第二舱门215电性连接，以控制第一舱门213和/或第二舱门215实现纯自动开启或关闭。除此之外，所述第二舱门215可手动开启或关闭，以在危急时刻，可便于用户逃生使用。

在本实施例中，所述机甲控制系统可设置于所述驾驶舱本体211内。所述驾驶舱本体211内部可设置多个交互设备，包括用于显示人机交互界面进行人机交互的主交互设备，以及用于反馈速度、电量等系其他参数信息的辅交互设备。

在本实施例中，所述主交互设备可与所述机甲控制系统电性连接，所述机甲控制系统将计算处理后的数据信息(比如，距离对战目标的数据信息、对战目标的身份信息等)通过主交互设备反馈给用户。

在本实施例中，所述辅交互设备可与所述机甲控制系统电性连接。所述机甲控制系统分别与所述载人机甲10的多个输入设备连接，所述机甲控制系统可获取输入设备采集的信息并进行计算处理，将处理后的信息数据(比如，机甲行驶速度、机甲剩余电量、武器弹药状态等)通过所述辅交互设备反馈给用户。

在本实施例中，所述交互设备可以包括，但不限于，可进行人机交互的音频/视频设备(比如，电子显示设备、机械显示设备、液晶显示设备等)。

在本实施例中，所述驾驶舱本体211外部可设置多个图像采集设备，包括用于采集对战目标图像数据的主图像采集设备，以及用于采集倒车图像数据、环境图像数据等其他图像数据的辅图像采集设备。其中，所述图像采集设备可以是，但不限于，摄像头、摄像机等设备。

在本实施例中，所述机甲控制系统与所述主图像采集设备电性连接，所述机甲控制系统对主图像采集设备采集的图像数据进行人工识别处理，以找寻到对战目标进行追踪，并将识别的对战目标信息通过主交互设备反馈给用户。其中，可进行人工识别的物质包括人、机甲或其他物品。

在本实施例中，所述机甲控制系统与所述辅图像采集设备电性连接，所述机甲控制系统可对所述辅图像采集设备采集的倒车图像、环境图像等图像数据进行运算处理，并通过辅交互设备反馈给用户。

在本实施例中，所述载人机甲10还包括头部结构220，所述头部结构220设置于所述第一舱门213上，其中，上述主图像采集设备可设置于所述头部结构220上。

请再次参阅图2、图3及图4，所述第二机甲本体300包括四个车轮及用于支撑第一机甲本体200的支撑结构310。

在本实施例中，所述支撑结构310及驾驶舱210均可采用钢架结构制造而成。

在本实施例中，每个车轮通过独立悬架结构与所述支撑结构310连接，所述独立悬架结构包括弹簧、减震器等器件，可减弱车轮在运动过程中对载人机甲10产生的震动，为用户提供更加舒适的驾驶环境。

在本实施例的一种实施方式中，所述四个车轮包括两个转向轮320及两个驱动轮330，其中，所述转向轮320设置为前轮，所述驱动轮330设置为后轮。

在本实施例的另一种实施方式中，所述四个车轮均可设置为驱动轮330，以增强载人机甲10的驱动力和机动性。

在本实施例中，驱动轮330配置有驱动组件，所述驱动组件包括驱动电机及减速器，所述驱动电机用于驱动所述驱动轮330转动。转向轮320配置有转向电机，所述转向电机用于调控转向轮320的转动方向。所述机甲控制系统分别与驱动轮330驱动电机及转向轮320的转向电机电性连接，以通过控制车轮的转速及方向控制所述载人机甲10进行行走、刹车或转向的操作。所述载人机甲10在进行转向时，所述机甲控制系统可对所述转向轮320的转向角度进行调节，同时控制两个驱动轮330之间的电子差速，以保证载人机甲10转向的灵活性。

在本实施例中，本发明较佳实施例除了提供所述机甲控制系统通过控制车轮转速控制载人机甲10进行刹车的方式之外，还提供有手刹(驻车制动)、刹车钳制动刹车等刹车方式。由此，通过多种刹车方式的配合使用可提升机甲制动的安全性，保障用户的人身安全。

在本实施例中，所述机甲控制系统可与电机的驱动器电性连接，所述机甲控制系统通过控制所述驱动器驱动所述电机。

请参阅图2及图5，图5为本发明较佳实施例提供的机械臂400的结构示意图。当所述机械臂400设置的数量为两个时，两个机械臂400对应设置于所述第一机甲本体200两侧，其中，每个机械臂400可设置为4个自由度。

在本实施例中，所述机械臂400包括：小臂410、大臂420及肩部430。其中，所述小臂410与大臂420通过至少一个旋转关节440连接，所述大臂420与肩部430通过若干个旋转关节440连接，所述肩部430与所述第一机甲本体200通过至少一个旋转关节440连接，每个旋转关节440设置有用于调节旋转关节440角度变化的电机。

在本实施例中，本文所述的电机可以采用，但不限于，可对速度及位置精度进行准确控制的伺服电机。除此之外，在采用液压驱动的情况下，可以将电机换为液压马达。

在本实施例中，所述机甲控制系统与机械臂400的每个旋转关节440的电机连接，所述机甲控制系统可根据用户输入的指令对机械臂400的运动路径进行优化，同时，对所述运动路径进行碰撞检测，以控制所述机械臂400在运动过程中避免触碰到机甲本体。

在本实施例中，检测所述机械臂400在运动过程中是否发生自身碰撞的碰撞检测算法可以是，但不限于：OBB(Oriented Bounding Box)碰撞检测算法。

在本实施例中，所述载人机甲10还可包括多个输入设备、输出设备及传感器，所述机甲控制系统分别与多个输入设备、输出设备及传感器连接，以对所述多个输入设备、输出设备及传感器进行控制。其中，所述输入设备包括：键盘、控制手柄、开关按钮及脚踏控制板其中之一或之间的任意组合。所述输出设备包括：音频设备、视频设备及灯光设备其中之一或之间的任意组合。所述传感器可包括多种类型的传感器，可根据需求设置于所述载人机甲10的不同位置，以对速度、温度、电量、平衡感等多项数据进行检测。

在本实施例中，所述输入设备可获取用户输入的信息，并传输给所述机甲控制系统进行处理。所述传感器可将检测的多项数据传输给所述机甲控制系统进行处理。所述机甲控制系统将处理后的数据信息传输给对应的输出设备，通过输出设备进行消息传送，或根据信息处理结果控制输出设备执行相应动作。比如，在夜晚对战中，所述机甲控制系统可控制灯光设备发送灯光信号或通过灯光设备进行照明。

综上所述，本发明提供一种载人机甲。所述载人机甲包括机甲本体、机甲控制系统及至少一个机械臂。所述机甲控制系统设置于所述机甲本体内，所述载人机甲通过所述机甲控制系统进行人机交互，所述机甲控制系统根据用户指令对机甲本体及机械臂进行控制。

由此，本发明提供的载人机甲安全性高，机甲行走的灵活性好，机械臂路径规划的精度高、速度快，机甲视觉效果好，可进行目标识别并准确地追踪到对战目标，机甲可进行多形态变化，具有良好的用户驾驶体验。。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种载人机甲，其特征在于，所述载人机甲包括机甲本体、机甲控制系统及至少一个机械臂；

所述机甲控制系统设置于所述机甲本体内，所述载人机甲通过所述机甲控制系统进行人机交互，所述机甲控制系统根据用户指令对机甲本体及机械臂进行控制。

2.根据权利要求1所述的载人机甲，其特征在于，所述机甲本体包括第一机甲本体及第二机甲本体，所述第一机甲本体及第二机甲本体通过回转结构连接。

3.根据权利要求2所述的载人机甲，其特征在于，所述第一机甲本体包括驾驶舱，所述驾驶舱包括：驾驶舱本体；

所述驾驶舱本体内部设置有用于进行人机交互的交互设备，所述交互设备与所述机甲控制系统电性连接，所述机甲控制系统将计算处理的数据信息通过所述交互设备反馈给用户。

4.根据权利要求3所述的载人机甲，其特征在于，所述驾驶舱本体外部设置有用于采集对战目标图像数据的图像采集设备，所述图像采集设备与所述机甲控制系统电性连接，所述机甲控制系统对图像采集设备采集的图像数据进行人工识别处理，找寻对战目标。

5.根据权利要求3或4所述的载人机甲，其特征在于，所述驾驶舱还包括：第一舱门及用于应急逃生或机甲调试的第二舱门；

所述机甲控制系统分别与第一舱门及第二舱门电性连接，以控制第一舱门和/或第二舱门自动开启或关闭。

6.根据权利要求2所述的载人机甲，其特征在于，所述第二机甲本体包括四个车轮及用于支撑第一机甲本体的支撑结构；

每个车轮通过独立悬架结构与所述支撑结构连接。

7.根据权利要求6所述的载人机甲，其特征在于，每个驱动轮配置有驱动组件，所述驱动组件包括驱动电机及减速器，所述驱动电机用于驱动所述驱动轮转动；

每个转向轮配置有转向电机，所述转向电机用于调控转向轮的转动方向；

所述机甲控制系统分别与驱动轮驱动电机及转向轮的转向电机连接，以通过控制车轮的转速及方向控制所述载人机甲进行行走、刹车或转向的操作。

8.根据权利要求2所述的载人机甲，其特征在于，当所述机械臂设置的数量为两个时，两个机械臂对应设置于所述第一机甲本体两侧；

所述机械臂包括：小臂、大臂及肩部，其中，所述小臂与大臂通过至少一个旋转关节连接，所述大臂与肩部通过若干个旋转关节连接，所述肩部与所述第一机甲本体通过至少一个旋转关节连接；

每个旋转关节设置有用于调节旋转关节角度变化的电机。

9.根据权利要求8所述的载人机甲，其特征在于，所述机甲控制系统与机械臂的每个旋转关节的电机连接，所述机甲控制系统根据用户输入的指令对机械臂的运动路径进行规划控制，并对所述运动路径进行碰撞检测。

10.根据权利要求1所述的载人机甲，其特征在于，所述载人机甲还包括多个输入设备、输出设备及传感器；

所述机甲控制系统分别与多个输入设备、输出设备及传感器连接，以对所述多个输入设备、输出设备及传感器进行控制，其中，所述输入设备包括：键盘、控制手柄、开关按钮及脚踏控制板其中之一或之间的任意组合，所述输出设备包括：音频设备、视频设备及灯光设备其中之一或之间的任意组合。