CN114260910A - 一种机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及人工智能设备技术领域，特别涉及一种机器人。该机器人包括控制系统、躯干模块及与躯干模块连接的腿部模块；腿部模块包括至少一个腿部组件，腿部组件进一步包括多个连接的移动元件，控制系统可控制至少一个移动元件在离地翘起与着地接触的状态之间切换，以改变机器人的整体状态。本发明提供的机器人通过控制系统可控制至少一个移动元件在离地翘起与着地接触的状态之间切换的设计，从而可改变机器人的整体状态，使得机器人的动作更加灵活多变。

Description

一种机器人

【技术领域】

本发明涉及人工智能设备技术领域，特别涉及一种机器人。

【背景技术】

随着人工智能技术的发展，机器人已经开始进入家庭场景，尤其是具有儿童教育和陪伴角色的机器人备受家长和市场热捧，然而，现有的机器人动作不够灵活。

【发明内容】

为解决常规机器人动作不够灵活的问题，本发明实施例提供一种机器人。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种机器人，所述机器人包括控制系统、躯干模块及与所述躯干模块连接的腿部模块；所述腿部模块包括至少一个腿部组件，所述腿部组件进一步包括多个连接的移动元件，所述控制系统可控制至少一个所述移动元件在离地翘起与着地接触的状态之间切换，以改变所述机器人的整体状态。

优选的，所述躯干模块包括第一动作组件，所述第一动作组件的输出端与所述腿部模块传动连接。

优选的，所述腿部模块包括至少两个所述腿部组件，至少两个所述腿部组件分设于所述躯干模块的相对两侧，所述躯干模块可相对所述腿部组件转动。

优选的，所述腿部组件还包括连接多个所述移动元件的轮架，所述控制系统通过控制所述轮架相对所述躯干模块转动，使所述移动元件在离地翘起与着地接触的状态之间切换。

优选的，所述轮架包括多个连接段及用于连接所述连接段的关节件，所述控制系统可控制多个所述连接段之间通过所述关节件相对活动。

优选的，所述腿部模块包括两个所述腿部组件，分别定义两个所述腿部组件为第一腿部组件及第二腿部组件；所述第一腿部组件包括第一轮架及设置于所述第一轮架上的所述移动元件，定义设置于所述第一轮架上的所述移动元件为第一移动元件，所述第一移动元件的数量为至少两个，且所述第一移动元件分设于所述第一轮架的相对两端；所述第二腿部组件包括第二轮架及设置于所述第二轮架上的移动元件，定义设置于所述第二轮架上的所述移动元件为第二移动元件，所述第二移动元件的数量为至少两个，且所述第二移动元件分设于所述第二轮架的相对两端。

优选的，所述第一移动元件的数量为两个，且两个所述第一移动元件中至少一个为驱动轮，定义所述驱动轮为第一驱动轮，所述控制系统可控制所述第一驱动轮转动。

优选的，所述第二移动元件的数量为两个，且两个所述第二移动元件中至少一个为驱动轮，定义所述驱动轮为第二驱动轮，所述控制系统可控制所述第二驱动轮转动。

优选的，所述第一动作组件包括多个所述输出端，每一所述输出端对应与一所述轮架传动连接。

优选的，多个所述输出端由同一驱动件同时驱动或多个驱动件分别驱动。

优选的，所述第一动作组件包括设置于所述躯干模块相对两端的两个所述输出端，两个所述输出端由两个驱动件分别驱动，定义两个所述输出端为第一输出端及第二输出端，所述第一输出端与所述第一轮架传动连接，所述第二输出端与所述第二轮架传动连接。

优选的，所述机器人还包括感测系统，所述感测系统监测所述机器人的组件姿态及位置状态，所述控制系统根据所述组件姿态及所述位置状态得到所述机器人的整体状态，当所述整体状态为倾倒状态或倾斜状态时，所述控制系统控制所述躯干模块相对所述腿部模块转动和/或所述移动元件转动以使所述机器人自主平衡。

优选的，所述感测系统包括角度检测件，所述角度检测件检测所述腿部模块与所述躯干模块之间的相对角度，所述控制系统根据所述相对角度得到所述机器人的组件姿态。

优选的，所述感测系统还包括第一感测组件，所述第一感测组件监测所述机器人的重心相对地面的位置关系以得到所述机器人的位置状态，所述控制系统根据所述位置状态及所述组件姿态判定所述机器人是否有倾倒趋势，当所述机器人有倾倒趋势时，所述控制系统控制所述躯干模块相对所述腿部模块转动和/或所述移动元件转动，使所述机器人产生与倾倒方向相反的方向的扭矩以防止所述机器人倾倒。

优选的，所述控制系统还根据所述位置状态及所述组件姿态判定所述机器人是否为倾倒状态，当所述机器人为倾倒状态时，所述控制系统控制所述躯干模块相对所述腿部模块转动和/或所述移动元件转动以使所述机器人呈站立状态。

优选的，所述第一感测组件通过监测所述躯干模块的重心相对所述地面的位置关系得到躯干位置信息，所述控制系统根据所述躯干位置信息及所述组件姿态得到腿部位置信息，且所述控制系统根据所述躯干位置信息及所述腿部位置信息得到所述机器人的位置状态。

优选的，所述第一感测组件包括躯干检测件及腿部检测件，所述躯干检测件通过监测所述躯干模块的重心相对所述地面的位置关系得到躯干位置信息，所述腿部检测件通过监测所述腿部模块的重心相对所述地面的位置关系得到腿部位置信息，所述控制系统根据所述躯干位置信息及所述腿部位置信息得到所述机器人的位置状态。

优选的，所述躯干模块包括活动连接的头面组件和身体组件，所述身体组件连接所述头面组件与腿部模块，所述身体组件相对所述腿部模块转动带动所述头面组件相对所述腿部模块转动。

与现有技术相比，本发明实施例提供的一种机器人具有以下优点：

1、本发明实施例提供的机器人，包括控制系统、躯干模块及与躯干模块连接的腿部模块，通过控制系统可控制至少一个移动元件在离地翘起与着地接触的状态之间切换的设计，从而可改变机器人的整体状态，使得机器人的动作更加灵活多变。例如，当全部移动元件着地接触时机器人处于俯趴姿态，仿生萌宠全脚撑地的样子，当部分移动元件离地翘起时机器人处于站立状态，仿生萌宠部分脚站立部分脚抬起的样子，机器人的动作更加灵活丰富，为人机交互深入推进提供了基础条件。此外，控制系统可控制至少一个移动元件在离地翘起与着地接触的状态之间切换的设计，使得机器人能够适应更复杂的环境，例如机器人可通过控制部分移动元件离地翘起以绕过有障碍物，或在机器人有倾斜的趋势时通过将离地翘起的移动元件切换为着地接触的状态以防止机器人倾倒。可见，控制系统可控制至少一个移动元件在离地翘起与着地接触的状态之间切换的设计，大大提高了机器人动作的灵活性、适应性及可靠性。

2、本发明实施例提供的机器人，通过设置输出端与腿部模块传动连接的第一动作组件，使得腿部模块能够相对躯干模块活动，从而使得机器人可实现躯干模块及腿部模块可分别动作或根据需要实现二者中仅一个模块动作的功能，从而进一步有效提高了机器人运动、动作的灵活性和对于环境的适应性，也进一步增强了机器人的表现力，使得机器人更加符合仿生化的要求。

3、本发明实施例提供的机器人，通过至少两个腿部组件在分设于躯干模块的相对两侧的设计，使得机器人更易保持平衡稳定，进一步提高了机器人对于不同地形的适应能力。此外，腿部组件在分设于躯干模块的相对两侧的设计，使得躯干模块的重心可相对离地面更近，从而降低了机器人整体的重心高度，进一步提高了机器人的稳定性，使之不易倾倒，从而进一步提高了机器人对于环境的适应能力。

4、本发明实施例提供的机器人，通过设置连接多个移动元件的轮架，使得控制系统可通过控制轮架相对躯干模块转动而使移动元件在离地翘起与着地接触的状态之间切换，从而实现机器人整体状态的改变。轮架的设计使得同一腿部组件中的多个移动元件可关联活动，从而使得机器人的动作更加丰富，例如通过一腿部组件上部分着地接触的移动元件支撑其余移动元件离地翘起，从而使得机器人可完成部分移动元件为着地接触的状态同时部分移动元件为离地翘起的状态的动作。此外，通过轮架将一个腿部组件中的多个移动元件连接的方式更便于多个移动元件的同步运动，从而进一步提高了机器人运动的稳定性。可见，轮架的设置进一步提高了机器人动作的丰富性及稳定性。

5、本发明实施例提供的机器人，通过将轮架设计为多个连接段通过关节件可相对活动的方式，使得轮架与轮架上的移动元件之间的动作方式更加多样化，也即腿部组件的动作更加灵活多变，例如，机器人可以实现通过关节件着地接触而支撑躯干模块及其他腿部组件的。此外，连接段通过关节件活动连接的方式使得机器人在不平整的地面上运动时或重心不稳定时，还可通过连接段之间的相对活动而调节机器人的重心，从而使得机器人的稳定性更高。

6、本发明实施例提供的机器人，通过设置两个腿部组件且多个移动元件分设于每一腿部组件相对两端的设计，进一步保证了机器人整体设计的对称性，从而保证了机器人的重心相对两个腿部组件而言较为居中，使得机器人整体稳定性更高，从而亦使得机器人能够稳定地实现更多相对复杂的动作，也使得机器人动作时能够延展的角度相对更大，从而进一步提高了机器人动作的灵活性和丰富性。此外，多个移动元件分设于每一腿部组件相对两端的设计，保证了每一腿部组件均可以实现一端着地接触同时另一端离地翘起的动作，从而进一步保证了机器人的动作多样性。

7、本发明实施例提供的机器人，通过两个第一移动元件中至少一个为驱动轮的设计，使得机器人可在第一腿部组件的驱动下运动。此外，通过两个第二移动元件中至少一个为驱动轮的设计，使得机器人亦可在第二腿部组件的驱动下运动。从而保证了机器人的运动灵活性。

8、在本发明实施例提供的机器人中，通过设置多个输出端且每一输出端对应与一轮架传动连接的设计，保证了每一轮架均可在输出端的驱动下相对躯干模块转动，从而进一步提高了机器人的动作灵活性。当多个输出端由同一驱动件同时驱动时，多个轮架可同步动作，从而可实现如多个轮架的同一端同时着地接触且另一端同时离地翘起等动作。当多个输出端由多个驱动件分别驱动时，多个轮架还可自主动作，从而可实现如仅一个轮架的一端着地接触且另一端离地翘起同时其他轮架均两端着地接触的动作。进一步地，对应于两个腿部组件，通过设置由两个驱动件分别驱动的输出端的设计，保证了两个腿部组件均可在输出端的驱动下分别自主动作，进一步提高了机器人动作的灵活性，同时使机器人的仿生效果更好。

9、在本发明实施例提供的机器人中，通过设置感测系统，使得机器人可通过感测系统监测机器人的重心相对腿部模块及地面的位置关系，和/或，机器人可通过感测系统检测移动元件的转动状态，也即感测系统可监测机器人的动作情况、姿态情况。从而使得控制系统可根据感测系统的监测结果判断机器人的稳定状态，并根据当前机器人的稳定状态控制躯干模块相对腿部模块转动和/或控制移动元件转动，以根据实际需要调整机器人的重心及动作、姿态，从而使得机器人能够实现自主平衡的功能。故感测系统配合控制系统，大大提高了机器人的稳定性、灵活性和环境适应性，进一步保证了机器人能够在更加复杂地环境中自主运行及动作。

10、在本发明实施例提供的机器人中，第一感测组件能够监测机器人的重心相对腿部模块及地面的位置关系，从而使得控制系统可据此得知机器人是否有倾倒的趋势，也即控制系统可根据第一感测组件的监测结果判定机器人当前重心是否稳定。若控制系统判断机器人当前重心不稳而可能将发生倾倒问题，则控制系统可控制躯干模块相对腿部模块转动从而产生与机器人倾倒方向相反方向的扭矩，以防止机器人倾倒，从而使得机器人能够自主平衡。此外，控制系统还可根据第一感测组件的监测结果判定机器人是否已经为倾倒状态，若控制系统判断机器人当前已经为倾倒状态，则控制系统可控制躯干模块相对腿部模块转动和/或移动元件转动，从而改变机器人的动作姿态，使机器人能够恢复站立状态，进一步保证了机器人的自主平衡能力。可见，第一感测组件配合控制系统的设计，不仅能够防止机器人倾倒而使得机器人稳定性更高，还能够在机器人已发生倾倒时使机器人自主恢复站立状态，从而有效保证了机器人的稳定性、可靠性及环境适应性。

12、在本发明实施例提供的机器人中，身体组件连接头面组件与腿部模块，且身体组件相对腿部模块转动带动头面组件相对腿部模块转动的设计，使得机器人的的头面组件可通过身体组件转动而相对腿部模块转动的设计，进一步提高了机器人动作的丰富性及灵活性，同时使得机器人的仿生化效果更佳。

【附图说明】

图1是本发明实施例提供的机器人的立体状态示意图一；

图2是本发明实施例提供的机器人的立体状态示意图二；

图3是本发明实施例提供的机器人的部分结构示意图；

图4是本发明实施例提供的机器人的向前倾倒状态示意图一；

图5是本发明实施例提供的机器人的向前倾倒状态示意图二；

图6是本发明实施例提供的机器人的向后倾倒状态示意图一；

图7是本发明实施例提供的机器人的向后倾倒状态示意图二；

图8是本发明实施例提供的机器人的倾斜状态示意图；

图9是本发明实施例提供的机器人的四轮站立状态示意图；

图10是本发明实施例提供的机器人的两轮站立状态示意图；

图11(A)～(D)是本发明实施例提供的机器人的整体状态变化示意图一；

图12(A)～(C)是本发明实施例提供的机器人的整体状态变化示意图二；

图13(A)～(C)是本发明实施例提供的机器人的整体状态变化示意图三；

图14(A)～(D)是本发明实施例提供的机器人整体状态变化示意图四；

图15(A)～(D)是本发明实施例提供的机器人整体状态变化示意图五。

附图标识说明：

1、机器人；

11、控制系统；12、躯干模块；13、腿部模块；14、感测系统；

121、第一动作组件；122、头面组件；123、身体组件；131、腿部组件；141、第一感测组件；142、第二感测组件；143、角度检测件；

1211、输出端；1212、驱动件；1221、面部；1222、后脑部；1311、移动元件；1312、轮架；1313、驱动轮；1314、从动轮；1315、第二动作组件；1411、躯干检测件；1412、腿部检测件。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1～图13及实施实例，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。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请结合图1及图2，本发明第一实施例提供一种机器人1，机器人1包括控制系统11、躯干模块12及与躯干模块12连接的腿部模块13。其中腿部模块13包括至少一个腿部组件131，腿部组件131进一步包括多个连接的移动元件1311，控制系统11可控制至少一个移动元件1311在离地翘起与着地接触的状态之间切换，以改变机器人1的整体状态。应理解，机器人1的各部件之间的相对位置关系构成的机器人1本身的组件姿态，机器人1相对地面的位置关系构成机器人1的位置状态，机器人1的组件姿态及机器人1的位置状态共同决定了机器人1的整体状态。

可以理解地，通过控制系统11可控制至少一个移动元件1311在离地翘起与着地接触的状态之间切换的设计，从而可改变机器人1的整体状态，使得机器人1的动作更加灵活多变。例如，当全部移动元件1311着地接触时机器人1处于俯趴姿态，仿生萌宠全脚撑地的样子，当部分移动元件1311离地翘起时机器人1处于站立状态，仿生萌宠部分脚站立部分脚抬起的样子，机器人1的动作更加灵活丰富，为人机交互深入推进提供了基础条件。此外，控制系统11可控制至少一个移动元件1311在离地翘起与着地接触的状态之间切换的设计，使得机器人1能够适应更复杂的环境，例如机器人1可通过控制部分移动元件1311离地翘起以绕过有障碍物，或在机器人1有倾斜的趋势时通过将离地翘起的移动元件1311切换为着地接触的状态以防止机器人1倾倒。可见，控制系统11可控制至少一个移动元件1311在离地翘起与着地接触的状态之间切换的设计，大大提高了机器人1动作的灵活性、适应性及可靠性。

应理解，控制系统11所设的位置不限制，只要控制系统11可。可选地，控制系统11可为集中式地设置于躯干模块12上、腿部模块13上或外部终端上；控制系统11还可为分布式地设置于躯干模块12上及腿部模块13上；控制系统11还可为部分设置于躯干模块12上和/或腿部模块13上同时部分设置于外部终端上。

进一步地，腿部模块13包括至少两个腿部组件131，且腿部组件131可相对躯干模块12活动从而带动移动元件1311相对躯干模块12活动。可选地，腿部组件131设置于身体组件123的侧面和/或下面。

进一步地，至少两个腿部组件131分设于躯干模块12的相对两侧。

可以理解地，通过至少两个腿部组件131在分设于躯干模块12的相对两侧的设计，使得机器人1的整体设计较为对称，进而使得机器人1整体的重心相对更加居中，从而机器人1更易保持平衡稳定，进一步提高了机器人1对于不同地形的适应能力。此外，腿部组件131在分设于躯干模块12的相对两侧的设计，使得躯干模块12的重心可相对离地面更近，从而降低了机器人1整体的重心高度，进一步提高了机器人1的稳定性，使之不易倾倒，从而进一步提高了机器人1对于环境的适应能力。

具体的，在本发明实施例中，腿部组件131的数量为两个，分别定义两个腿部组件131为第一腿部组件131及第二腿部组件131，第一腿部组件131及第二腿部组件131分设于躯干模块12的相对两侧。

请结合图1-图3，进一步地，躯干模块12包括第一动作组件121，第一动作组件121包括输出端1211，输出端1211与腿部组件131传动连接从而可带动腿部组件131相对躯干模块12活动。

应理解，第一动作组件121的输出端1211对应于腿部组件131的位置设置于身体组件123的相应位置均可。具体的，在本发明实施例中，第一动作组件121的输出端1211对应于第一腿部组件131及第二腿部组件131分别设于躯干模块12的相对两端。

可选地，腿部组件131相对躯干模块12活动的方式不限制，可以为但不限于转动、滚动或往复运动等。具体的，在本发明实施例中，腿部组件131相对躯干模块12活动的方式为转动。

可以理解地，通过设置输出端1211与腿部模块13传动连接的第一动作组件121，使得腿部模块13能够相对躯干模块12活动，从而使得机器人1可实现躯干模块12及腿部模块13可分别动作或根据需要实现二者中仅一个模块动作的功能，从而进一步有效提高了机器人1运动、动作的灵活性和对于环境的适应性，也进一步增强了机器人1的表现力，使得机器人1更加符合仿生化的要求。

进一步地，躯干模块12还包括活动连接的头面组件122和身体组件123，且身体组件123活动连接头面组件122与腿部模块13，身体组件123相对腿部模块13转动带动头面组件122相对腿部模块13转动。

进一步地，头面组件122包括相对的两侧，其中面部1221设置于其中一侧，后脑部1222设置于其中另一侧，此设计使得机器人1更加仿生化。

可以理解地，身体组件123连接头面组件122与腿部模块13，且身体组件123相对腿部模块13转动带动头面组件122相对腿部模块13转动的设计，使得机器人1的的头面组件122可通过身体组件123转动而相对腿部模块13转动的设计，进一步提高了机器人1动作的丰富性及灵活性，同时使得机器人1的仿生化效果更佳。

进一步地，第一动作组件121设置于身体组件123上，第一动作组件121的输出端1211可带动腿部模块13相对身体组件123转动。

可选地，第一动作组件121包括一个输出端1211或多个输出端1211。具体的，在本发明实施例中，第一动作组件121包括多个与腿部组件131传动连接的输出端1211。

进一步地，输出端1211的数量与腿部组件131的数量对应，每一输出端1211与一腿部组件131一一对应传动连接。可选地，多个输出端1211由同一驱动件1212同时驱动或多个驱动件1212分别驱动。

可以理解的，通过设置多个输出端1211且每一输出端1211对应与一腿部组件131传动连接的设计，保证了每一腿部组件131均可在输出端1211的驱动下相对躯干模块12转动，使得机器人1能够根据需求做出相应的动作，从而进一步提高了机器人1的动作灵活性。

当多个输出端1211由同一驱动件1212同时驱动时，多个腿部组件131可同步动作，从而可实现如多个腿部组件131的同一端同时着地接触且另一端同时离地翘起等动作。当多个输出端1211由多个驱动件1212分别驱动时，多个腿部组件131还可自主动作，从而可实现如仅一个腿部组件131的一端着地接触且另一端离地翘起同时其他腿部组件131均两端着地接触的动作。

可选地，驱动件1212的类型不限制，可以为但不限制于电机、气缸等，只要驱动件1212可驱动腿部组件131相应动作即可。具体的，在本发明实施例中，驱动件1212为电机。

具体地，在本发明实施例中，第一动作组件121包括设置于躯干模块12相对两端的两个输出端1211。可选地，两个输出端1211由一电机同时驱动或由两个电机件分别驱动。具体的，在本发明实施例中，两个输出端1211由两个电机分别驱动，定义两个输出端1211为第一输出端1211及第二输出端1211，定义第一输出端1211对应的电机为第一电机，定义第二输出端1211对应的电机为第二电机。第一输出端1211对应与第一腿部组件131传动连接，第二输出端1211对应与第二腿部组件131传动连接。

可以理解地，对应于两个腿部组件131，通过设置由两个驱动件1212分别驱动的输出端1211的设计，保证了两个腿部组件131均可在输出端1211的驱动下分别自主动作，进一步提高了机器人1动作的灵活性，同时使机器人1的仿生效果更好。

进一步地，腿部组件131还包括连接多个移动元件1311的轮架1312，第一动作组件121的输出端1211与轮架1312传动连接，控制系统11通过控制第一动作组件121的输出端1211转动带动轮架1312相对躯干模块12转动，从而带动移动元件1311在离地翘起与着地接触的状态之间切换。

可以理解地，通过设置连接多个移动元件1311的轮架1312，使得控制系统11可通过控制轮架1312相对躯干模块12转动而使移动元件1311在离地翘起与着地接触的状态之间切换，从而实现机器人1整体状态的改变。轮架1312的设计使得同一腿部组件131中的多个移动元件1311可关联活动，从而使得机器人1的动作更加丰富，例如通过一腿部组件131上部分着地接触的移动元件1311支撑其余移动元件1311离地翘起，从而使得机器人1可完成部分移动元件1311为着地接触的状态同时部分移动元件1311为离地翘起的状态的动作。此外，通过轮架1312将一个腿部组件131中的多个移动元件1311连接的方式更便于多个移动元件1311的同步运动，从而进一步提高了机器人1运动的稳定性。可见，轮架1312的设置进一步提高了机器人1动作的丰富性及稳定性。

进一步地，第一腿部组件131包括第一轮架1312及设置于第一轮架1312上的移动元件1311，定义设置于第一轮架1312上的移动元件1311为第一移动元件，第一移动元件的数量为至少两个，且第一移动元件分设于第一轮架1312的相对两端。第二腿部组件131包括第二轮架1312及设置于第二轮架1312上的移动元件1311，定义设置于第二轮架1312上的移动元件1311为第二移动元件，第二移动元件的数量为至少两个，且第二移动元件分设于第二轮架1312的相对两端。可选地，第一移动元件及第二移动元件的数量均可以为但不限制于2、3、4、5、6、7、8、9、10等。

可以理解地，通过设置两个腿部组件131且多个移动元件1311分设于每一腿部组件131相对两端的设计，进一步保证了机器人1整体设计的对称性，从而保证了机器人1的重心相对两个腿部组件131而言较为居中，使得机器人1整体稳定性更高，从而亦使得机器人1能够稳定地实现更多相对复杂的动作，也使得机器人1动作时能够延展的角度相对更大，从而进一步提高了机器人1动作的灵活性和丰富性。此外，多个移动元件1311分设于每一腿部组件131相对两端的设计，保证了每一腿部组件131均可以实现一端着地接触同时另一端离地翘起的动作，从而进一步保证了机器人1的动作多样性。

可以理解，两个输出端1211与两个轮架1312传动连接。也即，第一输出端1211与第一轮架1312传动连接，第二输出端1211与第二轮架1312传动连接。

进一步地，每一腿部组件131还包括第二动作组件1315，第二动作组件1315至少与一个移动元件1311传动连接并可驱动移动元件1311动作，且移动元件1311动作可带动机器人1移动。此外，每一腿部组件131包括至少两个移动元件1311，其中至少一个移动元件1311与第二动作组件1315传动连接为驱动型移动元件1311，其余未与第二动作组件1315传动连接的移动元件1311为从动型移动元件1311，驱动型移动元件1311轮动作带动从动型移动元件1311动作，从而实现机器人1移动的功能。

可以理解地，通过在腿部组件131中设置可驱动移动元件1311动作并带动机器人1移动的第二动作组件1315，使得机器人1可通过第二动作组件1315驱动机器人1整体移动，提高了机器人1的运动灵活性。另外，通过第二动作组件1315驱动移动元件1311动作，使得机器人1在重心不稳时，还可通过移动元件1311动作而改变机器人1整体加速度的方式，使得机器人1可借助运动惯性、运动阻力及重力等各种外力保持或恢复平衡状态，从而大大提高了机器人1的自主平衡能力及适应环境的能力。

此外，通过将两个移动元件1311中的一个设为驱动轮而另一个设为从动轮的设计，使得机器人1可在驱动轮的驱动下运动，同时可在从动轮的支撑下保持平衡。另外，从动轮的设置能够减小机器人1在移动过程中受到地面的摩擦力，从而进一步增加了机器人1的运动灵活性。

应理解，移动元件1311的类型不限制，只要能实现移动元件1311动作时可带动机器人1移动的功能即可。可选地，移动元件1311可以为但不限制于滚轮、履带等。具体的，在本发明实施例中，移动元件1311为滚轮，相应的驱动型移动元件1311为驱动轮1313，且相应的从动型移动元件1311为从动轮1314。

进一步地，第一移动元件的数量为两个，且两个第一移动元件中至少一个为驱动轮1313，定义第一移动元件中的驱动轮1313为第一驱动轮1313，定义第一移动元件中的从动轮1314为第一从动轮1314，控制系统11可控制第一驱动轮1313转动。第二移动元件的数量为两个，且两个第二移动元件中至少一个为驱动轮1313，定义第二移动元件中的驱动轮1313为第二驱动轮1313，定义第二移动元件中的从动轮1314为第二从动轮1314，控制系统11可控制第二驱动轮1313转动。当移动元件1311同时着地时，第一驱动轮1313及第二驱动轮1313位于身体组件123的一侧，第一从动轮1314及第二从动轮1314位于身体组件123的另一侧。

可以理解地，通过将两个驱动轮1313设置于身体组件123的一侧且两个从动轮1314设置于身体组件123的另一侧的设计，使得机器人1可以通过使腿部组件131相对身体组件123转动的方式实现两个驱动轮1313同时着地且两个从动轮1314同时离地翘起的姿态，且机器人1在此姿态时还可通过两个驱动轮1313同时动作而实现两轮站立同时可移动，从而进一步提高了机器人1的动作灵活性及多样性。

可选地，两个驱动轮1313可设于轮架1312靠近面部1221的一端且两个从动轮1314设于轮架1312靠近后脑部1222的另一端，或，两个从动轮1314可设于轮架1312靠近面部1221的一端且两个驱动轮1313设于轮架1312靠近后脑部1222的另一端。具体的，在本发明实施例中，两个驱动轮1313可设于轮架1312靠近面部1221的一端且两个从动轮1314设于轮架1312靠近后脑部1222的另一端。

可以理解地，通过两个第一移动元件中至少一个为驱动轮1313的设计，使得机器人1可在第一腿部组件131的驱动下运动。此外，通过两个第二移动元件中至少一个为驱动轮1313的设计，使得机器人1亦可在第二腿部组件131的驱动下运动。从而保证了机器人1的运动灵活性。

进一步地，轮架1312包括多个连接段及用于连接连接段的关节件，控制系统11可控制多个连接段之间通过关节件相对活动。

可以理解地，通过将轮架1312设计为多个连接段通过关节件可相对活动的方式，使得轮架1312与轮架1312上的移动元件1311之间的动作方式更加多样化，也即腿部组件131的动作更加灵活多变，例如，机器人1可以实现通过关节件着地接触而支撑躯干模块12及其他腿部组件131的。此外，连接段通过关节件活动连接的方式使得机器人1在不平整的地面上运动时或重心不稳定时，还可通过连接段之间的相对活动而调节机器人1的重心，从而使得机器人1的稳定性更高。

综上，在本发明实施例中的机器人1中，包括头面组件122与身体组件123活动连接，第一腿部组件131及第二腿部组件131分别与身体组件123的相对两端连接，其中第一输出端1211与第一轮架1312传动连接，第二输出端1211与第二轮架1312传动连接。第一驱动轮1313及第一从动轮1314分设于第一轮架1312的相对两端，第二驱动轮1313及第二从动轮1314分设于第二轮架1312的相对两端，其中第一驱动轮1313及第二驱动轮1313均设置于轮架1312靠近面部1221的一端，也即第一从动轮1314及第二从动轮1314均设置于轮架1312靠近后脑部1222的一端。

请结合图4-图10，进一步地，在本发明实施例中，机器人1的整体状态至少存在倾倒状态、倾斜状态及站立状态。其中，定义机器人1头面组件122接触地面的整体状态为倾倒状态，定义机器人1面部1221着地接触的倾倒状态为向前倾倒(如图4及图5)，定义机器人1后脑部1222着地接触的倾倒状态为向后倾倒(如图6及图7)。定义机器人1头面组件122未接触地面但具有倾倒趋势的状态为倾斜状态(如图8)。定义机器人1除倾倒状态及倾斜状态之外的状态为站立状态，定义机器人1所有滚轮同时着地接触的站立状态为四轮站立状态(如图9)，定义其中机器人1仅驱动轮1313同时着地接触的状态为两轮站立状态(如图10)。

请结合图3-图10，进一步地，机器人1还包括感测系统14，感测系统14监测机器人1组件姿态及位置状态，控制系统11根据组件姿态及位置状态得到机器人1的整体状态，当整体状态为倾倒状态或倾斜状态时，控制系统11控制躯干模块12相对腿部模块13转动和/或移动元件1311转动以使机器人1自主平衡。可选的，在本发明实施例中，感测系统14设置于腿部组件131上和/或头面组件122上和/或身体组件123上。

可以理解地，通过设置感测系统14，使得机器人1可通过感测系统14监测机器人1组件姿态及位置状态，也即感测系统14可监测机器人1的动作情况、姿态情况。从而使得控制系统11可根据感测系统14的监测结果判断机器人1的稳定状态，并根据当前机器人1的稳定状态控制躯干模块12相对腿部模块13转动和/或控制移动元件1311转动，以根据实际需要调整机器人1的重心及动作、姿态，从而使得机器人1能够实现自主平衡的功能。故感测系统14配合控制系统11，大大提高了机器人1的稳定性、灵活性和环境适应性，进一步保证了机器人1能够在更加复杂地环境中自主运行及动作。

进一步地，感测系统14包括角度检测件143，角度检测件143检测腿部模块13与躯干模块14之间的相对角度，控制系统11根据该相对角度得到机器人1的组件姿态。

进一步地，感测系统14包括第一感测组件141，第一感测组件141监测机器人1的重心相对地面的位置关系以得到机器人1的位置状态，控制系统11根据该位置状态及组件姿态判定机器人1是否有倾倒趋势，当机器人1有倾倒趋势时，控制系统11控制躯干模块12相对腿部模块13转动和/或移动元件1311转动，以使机器人1产生与倾倒方向相反的方向的扭矩以防止机器人1倾倒，从而使得机器人1实现自主平衡。

可以理解地，第一感测组件141能够监测机器人1的重心相对地面的位置关系以得到机器人1的位置状态，从而使得控制系统11可据此得知机器人1是否有倾倒的趋势，也即控制系统11可根据第一感测组件141的监测结果判定机器人1当前重心是否稳定。若控制系统11判断机器人1当前重心不稳而可能将发生倾倒问题，则控制系统11可控制躯干模块12相对腿部模块13转动从而产生与机器人1倾倒方向相反方向的扭矩，以防止机器人1倾倒，从而使得机器人1能够自主平衡。

进一步地，控制系统11还可根据位置状态及组件姿态判定机器人1是否为倾倒状态，当机器人1为倾倒状态时，控制系统11控制躯干模块12相对腿部模块13转动和/或移动元件1311转动以使机器人1呈站立状态。

可以理解地，控制系统11还可根据第一感测组件141的监测结果判定机器人1是否已经为倾倒状态，若控制系统11判断机器人1当前已经为倾倒状态，则控制系统11可控制躯干模块12相对腿部模块13转动和/或移动元件1311转动，从而改变机器人1的动作姿态，使机器人1能够恢复站立状态，进一步保证了机器人1的自主平衡能力。可见，第一感测组件141配合控制系统11的设计，不仅能够防止机器人1倾倒而使得机器人1稳定性更高，还能够在机器人1已发生倾倒时使机器人1自主恢复站立状态，从而有效保证了机器人1的稳定性、可靠性及环境适应性。

进一步地，通过第一感测组件141包括躯干检测件1411，躯干检测件1411通过监测头面组件122和/或身体组件123的重心相对地面的位置关系得到躯干位置信息并将该躯干位置信息传输至控制系统11。

可选地，控制系统11得到腿部位置信息的方式有以下两种可选的方式。方式一，控制系统11根据躯干位置信息及组件姿态通过计算得到腿部位置信息；方式二，第一感测组件141还包括腿部检测件1412，腿部检测件1412通过监测腿部模块13的重心相对地面的位置关系得到腿部位置信息并将该腿部位置信息发送至控制系统11，从而控制系统11直接得到腿部位置信息。

具体的，在本发明实施例中，控制系统11通过方式一得到腿部位置信息。当控制系统11得到躯干位置信息及腿部位置信息后，即可根据躯干位置信息及腿部位置信息分析得到机器人1的位置状态。

进一步地，第一感测组件141包括惯性测量单元、加速度传感器及角速度传感器中的一种或多种的组合，第一感测组件141通过监测机器人1的加速度和/或角速度监测机器人1的重心相对腿部模块13及地面的位置关系。当控制系统11分析后得到第一感测组件141的检测结果判断机器人1倾倒时，则控制系统11控制第一动作组件121和/或第二动作组件1315动作，从而使得机器人1恢复站立状态。

进一步地，感测系统14还包括第二感测组件142，第二感测组件142监测移动元件1311是否空转，控制系统11根据第二感测组件142的监测结果及位置状态判定机器人1是否倾倒，当机器人1倾倒时，控制系统11控制躯干模块12相对腿部模块13转动和/或移动元件1311转动以使机器人1呈站立状态。

可以理解地，通过第二感测组件142监测移动元件1311是否发生空转，且控制系统11能够通过第二感测组件142的监测结果判断机器人1是否已倾倒。若控制系统11判断机器人1当前已经为倾倒状态，则控制系统11可控制躯干模块12相对腿部模块13转动和/或移动元件1311转动，从而改变机器人1的动作姿态，使机器人1能够恢复站立状态，进一步保证了机器人1的自主平衡能力。可见，第二感测组件142配合控制系统11的设计，能够进一步保证机器人1可准确检测到倾倒状态，从而根据当前的倾倒状态调整整体动作姿态至机器人1恢复站立状态，也即进一步提高了机器人1的自主平衡能力及稳定性。

进一步地，第二感测组件142包括惯性传感器，第二感测组件142通过惯性传感器检测驱动轮1313的惯性参数，通过惯性参数监测驱动轮1313是否发生空转。示例性的，惯性传感器实时检测的机器人1的惯性参数并将该惯性参数反馈至控制系统11，当控制系统11监测到所接收到的惯性参数突变达到预设阈值时，则判定机器人1的驱动轮1313发生空转，当控制系统11分析后得到驱动轮1313的空转为异常空转时，则判定机器人1倾倒，进而控制系统11控制第一动作组件121和/或第二动作组件1315动作，从而使得机器人1恢复站立状态。可以理解，异常空转指控制系统11未控制驱动轮1313切换至离地翘起状态时而检测到驱动轮1313发生空转。

进一步地，控制系统11还根据第二感测组件142的检测结果判定机器人1是否离开地面。示例性的，当第二感测组件142检测到机器人1的所有驱动轮1313均发生空转，则控制系统11判定机器人1离开地面，接着控制系统11控制机器人1停止通过改变机器人1的整体状态而尝试恢复站立状态。

若机器人1倾倒，则控制系统11先判断机器人1的倾倒方式，接着根据倾倒方式控制机器人1恢复站立状态。机器人1的倾倒方式有以下四种。

请参阅图11，方式一，当机器人1自两轮站立状态向前倾倒时，机器人1恢复站立状态的过程如下：第一动作组件121转动同时带动两个轮架1312相对躯干模块12转动，使得机器人1的重心升高，同时减小机器人1的头面组件122与驱动轮1313的距离，接着第二组件驱动驱动轮1313向前加速转动，则机器人1加速向前运动时驱动轮1313会给腿部组件131一个向后的作用力，此作用力即可使机器人1恢复两轮站立状态。

请参阅图12，方式二，当机器人1自两轮站立状态向后倾倒时，机器人1恢复站立状态的过程如下：第一动作组件121转动带动躯干模块12相对轮架1312朝向驱动轮1313方向转动，直至机器人1恢复四轮站立状态。

请参阅图13，方式三，当机器人1自四轮站立状态向前倾倒时，第一动作组件121先转动带动躯干模块12相对轮架1312朝向驱动轮1313方向转动，同时第二动作组件1315转动带动驱动轮1313向后转动，直至头面组件122移动至驱动轮1313上方，接着第一动作组件121转动带动躯干模块12相对轮架1312朝向从动轮1314方向转动，直至机器人1恢复两轮站立状态。

请参阅图14，方式四，当机器人1自四轮站立状态向后倾倒时，第一动作组件121先转动带动躯干模块12相对轮架1312朝向从动轮1314方向转动，直至驱动轮1313及从动轮1314同时着地接触。接着第一动作组件121带动躯干模块12相对轮架1312朝向驱动轮1313方向转动，直至机器人1恢复四轮站立状态。

请参阅图15，进一步地，机器人1自四轮站立状态转变为两轮站立状态的过程如下：第一动作组件121转动带动躯干模块12相对轮架1312朝向从动轮1314方向转动，同时第二动作组件1315转动带动驱动轮1313向前转动，直至机器人1变化为两轮站立状态。

需要说明的是，本发明中的“地”或“地面”是指通常意义上的移动元件的工作接触面，只是为了方便而称呼为地，但并不一定限定为地面，也可以是竖直的墙面或倒置的顶面等其他移动元件可在上移动的工作面。

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，凡在本发明的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种机器人，其特征在于：所述机器人包括控制系统、躯干模块及与所述躯干模块连接的腿部模块；

所述腿部模块包括至少一个腿部组件，所述腿部组件进一步包括多个连接的移动元件，所述控制系统可控制至少一个所述移动元件在离地翘起与着地接触的状态之间切换，以改变所述机器人的整体状态。

2.如权利要求1所述的机器人，其特征在于：所述躯干模块包括第一动作组件，所述第一动作组件的输出端与所述腿部模块传动连接。

3.如权利要求2所述的机器人，其特征在于：所述腿部模块包括至少两个所述腿部组件，至少两个所述腿部组件分设于所述躯干模块的相对两侧，所述躯干模块可相对所述腿部组件转动。

4.如权利要求3所述的机器人，其特征在于：所述腿部组件还包括连接多个所述移动元件的轮架，所述控制系统通过控制所述轮架相对所述躯干模块转动，使所述移动元件在离地翘起与着地接触的状态之间切换。

5.如权利要求4所述的机器人，其特征在于：所述轮架包括多个连接段及用于连接所述连接段的关节件，所述控制系统可控制多个所述连接段之间通过所述关节件相对活动。

6.如权利要求4所述的机器人，其特征在于：所述腿部模块包括两个所述腿部组件，分别定义两个所述腿部组件为第一腿部组件及第二腿部组件；

所述第一腿部组件包括第一轮架及设置于所述第一轮架上的所述移动元件，定义设置于所述第一轮架上的所述移动元件为第一移动元件，所述第一移动元件的数量为至少两个，且所述第一移动元件分设于所述第一轮架的相对两端；

所述第二腿部组件包括第二轮架及设置于所述第二轮架上的移动元件，定义设置于所述第二轮架上的所述移动元件为第二移动元件，所述第二移动元件的数量为至少两个，且所述第二移动元件分设于所述第二轮架的相对两端。

7.如权利要求6所述的机器人，其特征在于：所述第一移动元件的数量为两个，且两个所述第一移动元件中至少一个为驱动轮，定义所述驱动轮为第一驱动轮，所述控制系统可控制所述第一驱动轮转动。

8.如权利要求6所述的机器人，其特征在于：所述第二移动元件的数量为两个，且两个所述第二移动元件中至少一个为驱动轮，定义所述驱动轮为第二驱动轮，所述控制系统可控制所述第二驱动轮转动。

9.如权利要求4所述的机器人，其特征在于：所述第一动作组件包括多个所述输出端，每一所述输出端对应与一所述轮架传动连接。

10.如权利要求9所述的机器人，其特征在于：多个所述输出端由同一驱动件同时驱动或多个驱动件分别驱动。

11.如权利要求6所述的机器人，其特征在于：所述第一动作组件包括设置于所述躯干模块相对两端的两个所述输出端，两个所述输出端由两个驱动件分别驱动，定义两个所述输出端为第一输出端及第二输出端，所述第一输出端与所述第一轮架传动连接，所述第二输出端与所述第二轮架传动连接。

12.如权利要求1所述的机器人，其特征在于：所述机器人还包括感测系统，所述感测系统监测所述机器人的组件姿态及位置状态，所述控制系统根据所述组件姿态及所述位置状态得到所述机器人的整体状态，当所述整体状态为倾倒状态或倾斜状态时，所述控制系统控制所述躯干模块相对所述腿部模块转动和/或所述移动元件转动以使所述机器人自主平衡。

13.如权利要求12所述的机器人，其特征在于：所述感测系统包括角度检测件，所述角度检测件检测所述腿部模块与所述躯干模块之间的相对角度，所述控制系统根据所述相对角度得到所述机器人的组件姿态。

14.如权利要求13所述的机器人，其特征在于：所述感测系统还包括第一感测组件，所述第一感测组件监测所述机器人的重心相对地面的位置关系以得到所述机器人的位置状态，所述控制系统根据所述位置状态及所述组件姿态判定所述机器人是否有倾倒趋势，当所述机器人有倾倒趋势时，所述控制系统控制所述躯干模块相对所述腿部模块转动和/或所述移动元件转动，使所述机器人产生与倾倒方向相反的方向的扭矩以防止所述机器人倾倒。

15.如权利要求14所述的机器人，其特征在于：所述控制系统还根据所述位置状态及所述组件姿态判定所述机器人是否为倾倒状态，当所述机器人为倾倒状态时，所述控制系统控制所述躯干模块相对所述腿部模块转动和/或所述移动元件转动以使所述机器人呈站立状态。

16.如权利要求14所述的机器人，其特征在于：所述第一感测组件通过监测所述躯干模块的重心相对所述地面的位置关系得到躯干位置信息，所述控制系统根据所述躯干位置信息及所述组件姿态得到腿部位置信息，且所述控制系统根据所述躯干位置信息及所述腿部位置信息得到所述机器人的位置状态。

17.如权利要求14所述的机器人，其特征在于：所述第一感测组件包括躯干检测件及腿部检测件，所述躯干检测件通过监测所述躯干模块的重心相对所述地面的位置关系得到躯干位置信息，所述腿部检测件通过监测所述腿部模块的重心相对所述地面的位置关系得到腿部位置信息，所述控制系统根据所述躯干位置信息及所述腿部位置信息得到所述机器人的位置状态。

18.如权利要求1所述的机器人，其特征在于：所述躯干模块包括活动连接的头面组件和身体组件，所述身体组件连接所述头面组件与腿部模块，所述身体组件相对所述腿部模块转动带动所述头面组件相对所述腿部模块转动。

Images