CN210822523U - 一种能够自平衡的机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机器人领域，特别是一种能够自平衡的机器人，包括机器人本体，其特征在于，还包括面式压力传感器、AD转换模块、上位机和调节装置；面式压力传感器安装在机器人本体的脚底；面式压力传感器和AD转换模块电连接，面式压力传感器用于检测压力信号，并将压力信号转换成电信号传递给AD转换模块；AD转换模块和上位机电连接，AD转换模块用于接收电信号，并将电信号转换成数字信号传递给上位机；上位机和调节装置电连接，上位机用于接收数字信号，并输出驱动信号传递给调节装置；调节装置用于接收驱动信号并调节机器人的关节角度。本实用新型通过安装面式压力传感器，对采集的压力信息和预设的阈值进行实时比对，可以实现机器人的自平衡。

Description

一种能够自平衡的机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，特别是一种能够自平衡的机器人。

背景技术

传统的机器人的平衡，需要依靠多种传感器，比如陀螺仪、加速度传感器、角速度传感器等，并且需要计算机器人重心偏移等数据来判断机器人的平衡状态。机器人先将重心、角度值等信号量检测之后再传给上位机，上位机通过相应的分析之后判断此时双足机器人的偏移状态，然后发送给各个关节此时应该执行的角度值。这种判断平衡的方式极为麻烦，需要依靠多种传感器来测量机器人的重心。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种能够自平衡的机器人。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种能够自平衡的机器人，包括机器人本体，还包括面式压力传感器、AD转换模块、上位机和调节装置；

所述面式压力传感器安装在所述机器人本体的脚底；

所述面式压力传感器和所述AD转换模块电连接，所述面式压力传感器用于检测压力信号，并将所述压力信号转换成电信号传递给所述AD转换模块；

所述AD转换模块和所述上位机电连接，所述AD转换模块用于接收所述电信号，并将所述电信号转换成数字信号传递给所述上位机；

所述上位机和所述调节装置电连接，所述上位机用于接收所述数字信号，并输出驱动信号传递给所述调节装置，上位机为PC机(Personal Computer)；

所述调节装置用于接收所述驱动信号并调节所述机器人的关节角度。

优选的，所述调节装置包括无刷电机和驱动器，所述驱动器用于接收驱动信号并驱动电机，所述无刷电机安装在所述机器人本体的关节上。

优选的，所述调节装置包括电动推杆，所述电动推杆的上端和所述机器人本体的膝关节连接，所述电动推杆的下端和所述机器人本体的踝关节连接。

优选的，还包括有缓冲垫，所述缓冲垫安装在所述机器人本体的脚底，且位于所述面式压力传感器的下方。

优选的，所述缓冲垫、所述面式压力传感器均和所述机器人本体的脚底的面积相同。

优选的，所述面式压力传感器为电阻式触摸屏。

优选的，所述AD转换模块为12位AD转换模块。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过添加面式压力传感器，可以实时采集机器人脚底的压力信息。

2、本实用新型通过安装缓冲垫，可以有效缓冲地面的冲击力。

3、本实用新型通过将采集的压力信息和预设的阈值进行实时对比，再输出驱动信号给电机，可以调节机器人关节之间的角度，实现自平衡。

4、本实用新型仅采用面式压力传感器，通过简单的判定方式，就可以快速实现机器人的平衡调节。

附图说明

图1是本实用新型的框图；

图2是本实用新型机器人足底的局部示意图；

图3是面式压力传感器的结构示意图；

图4是面式压力传感器的导电薄膜Y层的示意图；

图5是面式压力传感器的导电薄膜X层的示意图；

图6是本实用新型的结构示意图。

图标：1-导电薄膜Y层，2-导电薄膜X层，3-Y+端，4-Y-端，5-X-端，6-X+端，7-面式压力传感器，8-缓冲垫，9-电动推杆，10-膝关节，11-踝关节。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1、图2、图6所示，一种能够自平衡的机器人，包括机器人本体，在所述机器人本体上安装有面式压力传感器7、AD转换模块、上位机和调节装置，本实施例调节装置为电动推杆9，电动推杆为集成电动推杆，接受驱动信号之后可以直接伸缩，面式压力传感器7和AD转换模块电连接，用于检测压力信号，并将压力信号转换成电信号传递给AD转换模块；AD转换模块为12位AD转换模块，面式压力传感器7安装于机器人本体的脚底，所述面式压力传感器7覆盖整个脚底，在面式压力传感器7下面还安装了一个同样面积的缓冲垫8，这样可以缓冲地面冲击力，同时缓冲垫8在走路时会发生形变，会把这种形变传递给面式压力传感器7，面式压力传感器7就可以感受到脚底的压力变化。如图3所示，面式压力传感器7为电阻式触摸屏，有导电薄膜Y层1和导电薄膜X层2，如图4、图5所示，导电薄膜Y层1上设有Y+端3和Y-端4，导电薄膜X层2上设有X+端5和Y-端6，当在两端施加电压时会形成导电薄膜上会形成均匀电场，测量位置时，把物体触摸导电薄膜的点定义为P点，在X+端6上施加VCC，X-端7上施加0V电压，测量Y+(或Y-)电极上的电压值VPX，计算出接触点P的X坐标；在Y+端3上施加VCC，Y-端4上施加0V电压，测量X+(或X-)电极上的电压值VPY，计算出接触点P的Y坐标；以上两步组成一个测量周期，可以得到一组(X，Y)坐标，测量压力时，导电薄膜Y层1和导电薄膜X层2之间存在电阻，当在屏幕上产生压力时，电阻就会产生变化，得到电压值，再和基准电压对比得到电压值，测得的电压通过AD转换模块将电压信号转换为数字信号传输给上位机，上位机就可以判断触点的实际位置和触摸压力值。

上位机将当前接收的值和预设的阈值进行实时比对，预设的阈值为机器人平衡站立静止时采集的最大压力值点的压力值，当机器人静止时，机器人的重心就会固定下来，机器人的整体重量对面式压力传感器的压力会在面式压力传感器上形成多个压力点，其中压力值最大的压力点为最大压力值点，采集最大压力值点对应的压力信息作为预设的阈值。当机器人行走或者受到某些外力的时候，对面式压力传感器产生的压力分布也会发生变化，最大压力值点的位置也会变化，如果最大压力值点前移，说明机器人往前倾，最大压力值点后移，说明机器人往后倾。当最大压力值点的位置发生变化时，输出驱动信号控制控制电动推杆9伸缩，电动推杆安装位置如图6所示，电动推杆9上端和机器人膝关节10连接，电动推杆9下端和机器人踝关节11连接，电动推杆9的伸缩可以改变机器人膝关节10或机器人踝关节11的角度，当最大压力值点往前移时，电动推杆9收缩，当最大压力值点往后移时，电动推杆9伸长，通过控制电动推杆9收缩或者伸长来改变机器人的角度，实现机器人的自平衡。

实施例2

本实施例和实施例1的区别在于，本实施例中调节装置还包括无刷电机和驱动器，无刷电机安装在机器人关节处，驱动器可以接受驱动信号并驱动电机转动来控制关节的角度，来实现机器人的自平衡。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种能够自平衡的机器人，包括机器人本体，其特征在于，还包括面式压力传感器、AD转换模块、上位机和调节装置；

所述面式压力传感器安装在所述机器人本体的脚底；

所述面式压力传感器和所述AD转换模块电连接，所述面式压力传感器用于检测压力信号，并将所述压力信号转换成电信号传递给所述AD转换模块；

所述AD转换模块和所述上位机电连接，所述AD转换模块用于接收所述电信号，并将所述电信号转换成数字信号传递给所述上位机；

所述上位机和所述调节装置电连接，所述上位机用于接收所述数字信号，并输出驱动信号传递给所述调节装置；

所述调节装置用于接收所述驱动信号并调节所述机器人的关节角度。

2.根据权利要求1所述的一种能够自平衡的机器人，其特征在于，所述调节装置包括电动推杆，所述电动推杆的上端和所述机器人本体的膝关节连接，所述电动推杆的下端和所述机器人本体的踝关节连接。

3.根据权利要求2所述的一种能够自平衡的机器人，其特征在于，所述调节装置还包括无刷电机和驱动器，所述驱动器用于接收所述驱动信号并驱动所述无刷电机，所述无刷电机安装在所述机器人本体的关节上。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种能够自平衡的机器人，其特征在于，还包括有缓冲垫，所述缓冲垫安装在所述机器人本体的脚底，且位于所述面式压力传感器的下方。

5.根据权利要求4所述的一种能够自平衡的机器人，其特征在于，所述缓冲垫、所述面式压力传感器均和所述机器人本体的脚底的面积相同。

6.根据权利要求1-3任一所述的一种能够自平衡的机器人，其特征在于，所述面式压力传感器为电阻式触摸屏。

7.根据权利要求1-3任一所述的一种能够自平衡的机器人，其特征在于，所述AD转换模块为12位AD转换模块。

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