CN206614555U - 机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器人。其中，该机器人包括：机械本体；外观支架，设置于机械本体上；仿真外观，仿真外观覆盖于外观支架之上，用于构成机器人的皮肤。本实用新型解决了现有技术中机器人的仿真度较低的技术问题。

Description

机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，具体而言，涉及一种机器人。

背景技术

目前，机器人技术处于大爆发的时代，侧重于工业的机器人和服务性的机器人越来越为人们所采纳，其发展以替代人工劳力或者服务人类为目标。虽然具有交互性功能的机器人虽然已经面世，但是其中的大部分与真正意义上的人工智能还相距甚远，而且其功能单一、运动迟缓、稳定性不高、仿真效果差，难以体现出生命的属性，不能给用户很好的交互体验。

我国在仿人机器人方面起步较晚，取得的成就并不多，成功的仿真双足机器人产品几乎没有。纵观国内外，真正具有仿真效果的机器人也是寥寥可数，且大多动作僵硬，仿真度不高，不符合仿真需求。

针对现有技术中机器人的仿真度较低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种机器人，以至少解决现有技术中机器人的仿真度较低的技术问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种机器人，包括：机械本体；外观支架，设置于机械本体上；仿真外观，仿真外观覆盖于外观支架之上，用于构成机器人的皮肤。

进一步地，仿真外观由硅胶构成。

进一步地，机器人还包括：仿真肌肉，设置于外观支架与仿真外观之间，用于构成机器人的肌肉结构。

进一步地，仿真肌肉由海绵构成。

进一步地，机器人还包括：图像采集装置，设置于机器人的第一预设部位，用于采集机器人周围的图像信息；麦克风，设置于机器人的第二预设部位，用于采集机器人周围的声音信息；压力传感器，设置于机器人的第三预设部位，用于采集机器人接收到的触摸信息；超声波传感器，设置于机器人的第四预设部位，用于检测机器人在预设方位的障碍信息；控制器，分别与图像采集装置、所述麦克风、压力传感器和超声波传感器连接，用于获取并处理图像采集装置、麦克风、压力传感器和超声波传感器采集的信息。

进一步地，机器人还包括：头颅、上肢及躯体、下肢和双足和与控制器连接的多个舵机；多个舵机包括：头颅舵机、上肢及躯体舵机、下肢舵机和双足舵机。

进一步地，头颅舵机包括：第一舵机，设置于头颅的眼球部位，用于控制眼球的运动；第二舵机，设置于头颅的眼皮部位，用于控制眼皮的运动；第三舵机，设置于头颅的眉毛部位，用于控制眉毛的运动；第四舵机，设置于头颅的双颊部位，用于控制双颊的运动；第五舵机，设置于头颅的嘴唇部位，用于控制嘴唇的运动。

进一步地，上肢及躯体舵机包括：第六舵机，设置于上肢的手臂部位，用于控制手臂的运动；第七舵机，设置于躯体的腰部，用于控制腰部的运动；第八舵机，设置于躯体的颈部，用于控制颈部的运动。

进一步地，下肢舵机包括：第九舵机，设置于下肢的腿部，用于控制腿部的运动。

进一步地，机器人还包括：电源开关，与控制器电连接，用于控制机器人启停；复位开关，与控制器电连接，用于控制机器人复位。

在本实用新型实施例中，机器人主要由机械本体、外观支架和仿真外观构成机器人的仿真外观，由多个舵机和控制器实现机器人的多种功能。上述方案通过在机器人的外观支架外覆盖与仿真对象相似的仿真外观，从而使机器人能够于仿真对象更加相似，进而提高机器人的仿真程度，同时还能够提高用户与机器人进行交互的兴趣。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的一种机器人的组织结构示意图；以及

图2是根据本实用新型实施例的一种可选的机器人控制结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。

实施例1

根据本实用新型实施例，提供了一种机器人的实施例，图1是根据本实用新型实施例的一种机器人的组织结构示意图，如图1所示，该机器人包括：机械本体10；外观支架20，设置于机械本体上，用于构成机器人的外观；仿真外观(图中未示出)，仿真外观覆盖于外观支架之上，用于构成机器人的皮肤。

具体的，上述机械本体与机器人具体的仿真对象相似，机器人的仿真对象可以根据需求来设计，主要用于做家教辅导的机器人可以采用教师形象作为仿真对象，用于做儿童玩伴的机器人可以采用儿童形象作为方针对象。

图2是根据本实用新型实施例的一种可选的机器人控制结构示意图，在一种可选的实施例中，机器人为2岁儿童的仿真机器人，则该机器人的机械本体与2岁儿童的身高、体型均相似。上述外观支架用于塑造机器人外观特征，固定于机械本体上，可以采用价钱实惠、质量可靠的3D打印技术生产制造，打印材料可使用光敏树脂材料，该材料性能优越，类似于传统的工程塑料(包括ABS和PBT等)。上述仿真外观可如图2中儿童的皮肤所示，可以与机器人的仿真对象相对应，具有相似的皮肤颜色、质感等。

此处需要说明的是，在仿真外观外还可以覆盖有衣物，可以将与仿真对象相符的衣服附着与机器人的仿真外观外，从而使仿真机器人更加形象。

由上可知，本申请上述实施例中，机器人主要由机械本体、外观支架和仿真外观构成机器人的仿真外观，由多个舵机和控制器实现机器人的多种功能。上述方案通过在机器人的外观支架外覆盖与仿真对象相似的仿真外观，从而使机器人能够于仿真对象更加相似，进而提高机器人的仿真程度，同时还能够提高用户与机器人进行交互的兴趣。

可选的，根据本申请上述实施例，仿真外观由硅胶构成。由硅胶构成的仿真外观使机器人的皮肤具有柔韧性和延展性，与真实的皮肤更加相似，同时由于硅胶的柔然性和延展性，进而使得机器人的面部能够实现多种表情，提供给用户更好的交互体验。

可选的，根据本申请上述实施例，机器人还包括：仿真肌肉，设置于外观支架与仿真外观之间，用于构成机器人的肌肉结构。上述仿真肌肉不仅可以使机器人更接近其仿真对象，还可以在机器人跌倒或碰撞时的缓冲作用。可选的，上述仿真肌肉可以由海绵构成，具体的，上述海绵可以是高密度海绵，高密度海绵的具体密度可以根据仿真机器人的各部位肌肉的软硬程度进行对应的选择。上述仿真肉还可以由棉质层构成。

可选的，根据本申请上述实施例，机器人还包括：图像采集装置，设置于机器人的第一预设部位，用于采集机器人周围的图像信息；麦克风，设置于机器人的第二预设部位，用于采集机器人周围的声音信息；压力传感器，设置于机器人的第三预设部位，用于采集机器人接收到的触摸信息；超声波传感器，设置于机器人的第四预设部位，用于检测机器人在预设方位的障碍信息；控制器，分别与图像采集装置、麦克风、压力传感器和超声波传感器连接，用于获取并处理图像采集装置、麦克风、压力传感器和超声波传感器采集的信息。

具体的，上述图像采集装置可以为针孔摄像头，第一预设部位可以为机器人的眼睛部位，使用针孔摄像头作为机器人的眼球至于眼睛部位，并可用其他装饰物配合遮掩以达到仿真效果，通过该摄像头，机器人可识别交互者的面部表情和手势动作等交互指令。为了使机器人更全面的此案件周围的图像，除了机器人的眼睛部位之外，还可以在其他部位防止摄像头，例如放置于机器人的头部并采用头发进行隐藏，再例如，放置于机器人的胸口并采用衣服进行隐藏。

具体的，上述麦克风用于通过采集周围的声音信息来实现机器人的听觉功能，同样的，第二预设部位可以是机器人的耳朵部位，也可以是其他部位，在一种可选的实施例中，可以在机器人的双耳和胸口安装5个麦克风，通过这5个麦克风，不仅可以准确识别外界的语音指令，而且还可以追踪声音源，达到听声变位的效果，使机器人趋于真实人的听觉功能，可以识别声音产生的方向。例如，机器人可以通过其中4个麦克风接收相同频率声音的时间差，再依据4个麦克风的相对关系，计算出声音发出的方位。

具体的，上述压力传感器可以为压力薄膜传感器，用于实现机器人的触觉功能，可以安装于头顶及双肩处，也可安装与手部仿真皮肤内。可以通过控制器来实现由触摸信号生成的指令，或简单的对触摸信号做出的反应。以机器人的仿真对象为2岁的儿童为例，在用户抚摸机器人的头部时，置于机器人头部的压力传感器感知到用户的触摸信息，将触摸信息传输至控制器，控制器根据触摸信息控制机器人发出笑声，做出躲闪的动作与用于进行互动。触摸信息可以包括：触摸位置和触摸力度。通过感知触摸位置和触摸力度，能够更精确的与用户进行交互。

具体的，上述超声波传感器用于实现机器人的蔽障功能，在一种可选的实施例中，机器人本体共采用3个超声波传感器，分别安装于双足及胸腔，双足上的传感器水平斜向上安装、胸腔上的传感器水平安装，3个传感器协调工作，以扩大障碍物检测范围和精度。

可选的，根据本申请上述实施例，机器人还包括：头颅、上肢及躯体、下肢及双足和与控制器连接的多个舵机；多个舵机包括：头颅舵机、上肢及躯体舵机、下肢舵机和双足舵机。

上述实施例中的机器人从里到外包括机械本体、外观支架和仿真外观3层；从上而下则可以分别有仿真头颅、上肢及躯体、下肢和双足5部分。

可选的，头颅舵机包括：第一舵机，设置于头颅的眼球部位，用于控制眼球的运动；第二舵机，设置于头颅的眼皮部位，用于控制眼皮的运动；第三舵机，设置于头颅的眉毛部位，用于控制眉毛的运动；第四舵机，设置于头颅的双颊部位，用于控制双颊的运动；第五舵机，设置于头颅的嘴唇部位，用于控制嘴唇的运动。

在一种可选的实施例中，结合图2所示，机器人可以包括十个头颅舵机1，双眼球同步圆周运动由两个第一舵机控制，双眼皮独立异步眨动由两个第二舵机控制，双眉异步跳动由两个第三舵机控制，双颊异步拉动由两个第四舵机控制，嘴唇两自由度开合由两个第五舵机控制。其中，两个第二舵机可以组成连杆形式，使双眼球可在圆周平面内以正前向为中心任意位置运动。

由此，上述机器人能够实现双眼球同步圆周运动、双眼皮独立异步眨动、双眉异步跳动、双颊异步拉动、嘴唇开合等共十个驱动完成的仿真面部表情，该面部表情部分除了在完成喜、怒、哀、乐四个基本表情之外，还可配合机器人说话的语气形成更多复杂的表情，以达到更好的交互体验。

可选的，上肢及躯体舵机包括：第六舵机，设置于上肢的手臂部位，用于控制手臂的运动；第七舵机，设置于躯体的腰部，用于控制腰部的运动，可以为如图1所示的腰部舵机7；第八舵机，设置于躯体的颈部，用于控制颈部的运动，可以为如图1所示的颈部舵机2。在一种可选的实施例中，仍结合图2所示，上述机器人的每个手臂具有四个自由度，由四个第六舵机3控制。此外，机器人的上肢及躯体还可以包括手掌4和胸腔8。

可选的，下肢舵机包括：第九舵机，设置于下肢的腿部，用于控制腿部的运动。在一种可选的实施例中，机器人的每个腿部具有六个自由度，由六个第九舵机进行控制，可以如图2中的下肢舵机5。

可选的，根据本申请上述实施例，上述机器人还包括：无线通信接口，包括无线保证通信接口和蓝牙通信接口，其中，无线保证通信接口用于与云平台进行通信，蓝牙通信接口用于与遥控器通信。可选的，遥控器的控制优先级高于云平台的控制优先级。

在一种可选的实施例中，云平台、遥控器和机器人本体的控制系统均具有命令决策权，机器人可通过该3种控制系统进行控制，且具有相应的优先级顺序。云平台、遥控器和机器人本体控制从优先级方面而言，遥控器为中程操控，具有高优先级；云平台为远程集中控制，优先级次之；本体操控系统在复位和应急情况下使用，其具有最高优先级。

可选的，根据本申请上述实施例，机器人还包括：电源开关，与控制器电连接，用于控制机器人启停；复位开关，与控制器电连接，用于控制机器人复位。

在一种可选的实施例中，如图2所示，以机器人的仿真对象为2岁的儿童为例，该机器人的头颅包括仿真头发、仿真面部五官、仿真骨骼支架及各运动关节驱动系统；机器人上肢，由上肢舵机3驱动，躯体包括胸腔8、电源供能模块、主控模块、腰部舵机7以及仿真手掌4；机器人下肢系统中，每肢共六个自由度，均由下肢舵机5驱动，分别有髋关节三个正交自由度、膝关节一个自由度、踝关节两个自由度；机器人双足均穿戴有真实的鞋子，其每只鞋底分布有四个压力传感器6，并采用机械力传动系统将所有足底压力传动到该四个传感器上。预设于控制器内的线控制方法依据位于足底的压力传感器反馈的数据，将双足机器人近似为小车-桌子模型，建立ZMP-CoM动态方程，根据参考ZMP(零力矩点)轨迹和实际ZMP轨迹之间偏差，调整CoM的运动轨迹，再利用逆向运动学求解各个关节的位置。

上述实施例中，如图2所示，机器人通过视觉、听觉、触觉及障碍识别系统，使其拥有类似于2岁人类小孩生命的属性：一般而言，人类小朋友可以把上述机器人当作很好的玩伴，机器人可以联网查阅资料，可以作为小朋友的知识库，成为小朋友中的偶像；成年人类可以把机器人当作自己的孩子，激发人类呵护下一代的意识；人类也可以把他当作家中的宠物，可以一起嬉戏玩耍、聊天解闷等。该属性主要在于使机器人具有人类的性格，换一个词，即机器人品格。其不仅在品格上与人相似，机器人在尺寸、着装及爱好等方面均与该年龄段小孩类似，且其像人类一样区分性别，男女不同性别的机器人分别具有不同的品格。

上述实施例中的本机器人由于高度模仿真实2岁儿童设计，并头部及手部采用高仿真表皮，其他部位覆盖有真实衣物，各肌肉，设置于所述外观支架与所述仿真外观之间，用于构成所述机器人的肌肉结构。部位运行流畅自然、无干涉，其具有高度的外观与动作的仿真、高灵活性、高稳定性与高灵巧性，因此其独有生命的属性能够带来特有的交互体验。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种机器人，其特征在于，包括：

机械本体；

外观支架，设置于所述机械本体上；

仿真外观，所述仿真外观覆盖于所述外观支架上，用于构成所述机器人的皮肤。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述仿真外观由硅胶构成。

3.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述机器人还包括：仿真肌肉，设置于所述外观支架与所述仿真外观之间，用于构成所述机器人的肌肉结构。

4.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，所述仿真肌肉由海绵构成。

5.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述机器人还包括：

图像采集装置，设置于所述机器人的第一预设部位，用于采集所述机器人周围的图像信息；

麦克风，设置于所述机器人的第二预设部位，用于采集所述机器人周围的声音信息；

压力传感器，设置于所述机器人的第三预设部位，用于采集所述机器人接收到的触摸信息；

超声波传感器，设置于所述机器人的第四预设部位，用于检测所述机器人在预设方位的障碍信息；

控制器，分别与所述图像采集装置、所述麦克风、所述压力传感器和所述超声波传感器连接，用于获取并处理所述图像采集装置、所述麦克风、所述压力传感器和所述超声波传感器采集的信息。

6.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，

所述机器人还包括：头颅、上肢及躯体、下肢及双足和与控制器连接的多个舵机；

所述多个舵机包括：头颅舵机、上肢及躯体舵机、下肢舵机和双足舵机。

7.根据权利要求6所述的机器人，其特征在于，所述头颅舵机包括：

第一舵机，设置于所述头颅的眼球部位，用于控制眼球的运动；

第二舵机，设置于所述头颅的眼皮部位，用于控制眼皮的运动；

第三舵机，设置于所述头颅的眉毛部位，用于控制眉毛的运动；

第四舵机，设置于所述头颅的双颊部位，用于控制双颊的运动；

第五舵机，设置于所述头颅的嘴唇部位，用于控制嘴唇的运动。

8.根据权利要求6所述的机器人，其特征在于，所述上肢及躯体舵机包括：

第六舵机，设置于所述上肢的手臂部位，用于控制手臂的运动；

第七舵机，设置于所述躯体的腰部，用于控制腰部的运动；

第八舵机，设置于所述躯体的颈部，用于控制颈部的运动。

9.根据权利要求6所述的机器人，其特征在于，所述下肢舵机包括：

第九舵机，设置于所述下肢的腿部，用于控制腿部的运动。

10.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于，所述机器人还包括：

电源开关，与所述控制器电连接，用于控制所述机器人启停；

复位开关，与所述控制器电连接，用于控制所述机器人复位。