CN211137159U - 一种轮滑双足机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及一种轮滑双足机器人，包括：腿支撑部，腿支撑部包括左腿、右腿和连接部，左腿和右腿的上端分别安装于连接部的两端；足功能部，足功能部的数量为两个，且每个足功能部均包括足部支架、第一舵机和滑动轮；两个足部支架分别安装于左腿和右腿的下方；滑动轮的数量为多个，且滑动轮中至少有一个轮毂电机，多个滑动轮分别安装于足部支架的底部；第一舵机安装于足部支架上，且输出轴与一个滑动轮连接；臀部动力箱，臀部动力箱安装在连接部上，其内部设置有控制装置，控制装置分别与轮毂电机和第一舵机电连接。上述机器人不仅结构简单，还能够在控制下运行且灵活性强，满足机器人的基本需求。

Description

一种轮滑双足机器人

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及一种轮滑双足机器人。

背景技术

科技的不断进步，使得人工智能离大众的生活越来越近，其中机器人就是其中的一个热点。但是当前阶段，大多数机器人只是简单的给电脑屏幕设置一个底座，如餐厅服务机器人、银行客服机器人等，并不具备模拟人形态的能力。

人体动作的模拟主要包括上身动作的模拟和下身动作的模拟，其中因人的上身动作中力量较小，所以这些动作可以采用电机作为驱动机构，即上身的动作容易模仿；但人的下身，特别是两腿模仿较为困难，其中的难点主要表现在以下两个方面：1)动力问题，目前作为动力结构的电器件主要有发动机、电动机、气泵等，但是上述动力结构大多较为复杂导致体积较大，从而很难灵活控制，例如一个简单的抬腿动作，需要电机有1吨以上的扭矩才行，这还不包括身体的重量，这是现有的电子设备难以完成的；2)平衡问题，人体的平衡是由小脑完成的，人体的每一个动作，都是通过小脑数亿次的计算后在通过神经系统传递指令，进而让数以万计的肌肉群收缩舒张完成保持身体的平衡，这个也是目前科技水平无法通过模拟做到的。因此，基于上述原因，使得真正能够模拟人体形态的机器人上停留在玩具阶段，如中国专利文献 CN201684415U。

因此，如何实现机器人的人形动态模拟，尤其是下身的动作模拟依然是当前的难点。

因此，针对以上不足，本实用新型急需提供一种轮滑双足机器人。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种轮滑双足机器人，以解决现有技术中机器人下身模拟较为困难的问题。

本实用新型提供的轮滑双足机器人，包括：腿支撑部，所述腿支撑部包括左腿、右腿和连接部，所述左腿和右腿的上端分别安装于所述连接部的两端；足功能部，所述足功能部的数量为两个，且每个所述足功能部均包括足部支架、第一舵机和滑动轮；两个所述足部支架分别安装于左腿和右腿的下方；每个所述足功能部中所述滑动轮的数量为多个，且至少有一个为轮毂电机驱动转动，多个所述滑动轮分别安装于所述足部支架的底部；所述第一舵机安装于所述足部支架上，且输出轴与所述滑动轮连接；臀部动力箱；所述臀部动力箱安装在所述连接部上，其内部设置有控制装置，所述控制装置分别与所述轮毂电机和所述第一舵机电连接。

如上所述的轮滑双足机器人，进一步优选为，所述左腿和所述右腿均包括大腿支架和小腿支架；所述大腿支架的上端与所述连接部连接，所述小腿支架的下端与所述足部支架连接，所述大腿支架的下端与所述小腿支架的上端通过关节活页连接，适于使所述大腿支架和所述小腿支架能在限定的范围内转动。

如上所述的轮滑双足机器人，进一步优选为，所述腿支撑部还包括支撑弹簧，所述支撑弹簧的数量为多个，多个所述支撑弹簧均分为两组，两组所述支撑弹簧分别于均匀布设在两个所述关节活页的外周；每个所述支撑弹簧的上端与所述大腿支架连接，下端与小腿支架连接。

如上所述的轮滑双足机器人，进一步优选为，每个所述足功能部中所述滑动轮的数量为四个，四个所述滑动轮分别通过两个轴桥两两连接；两个所述轴桥均安装于所述足部支架上，且其中一个所述轴桥的上端与所述第一舵机的输出轴连接。

如上所述的轮滑双足机器人，进一步优选为，所述腿支撑部还包括活动螺杆组件，所述活动螺杆组件包括活动支架和活动杆；所述活动支架的数量为两个，包括安装板、支耳和连杆，所述安装板呈板状，适于安装于所述大腿支架的内侧；所述支耳竖立在所述安装板的上下两侧，适于安装所述连杆；所述活动杆的两端均设有长孔，所述长孔沿所述活动杆的方向设置，适于活动套装在所述连杆上。

如上所述的轮滑双足机器人，进一步优选为，所述连接部为杆状，所述臀部动力箱上设有穿装孔，适于穿装于所述连接部上；所述臀部动力箱还包括第二舵机、牵引绳、法兰和回力弹簧，所述第二舵机安装于所述臀部动力箱内，且输出轴从所述臀部动力箱的前侧伸出；所述牵引绳的一端系于所述活动杆上，一端绕设于所述法兰上；所述法兰安装在所述第二舵机的输出轴上，适于随所述第二舵机的输出轴旋转以收放所述牵引绳，以带动所述臀部动力箱转动；所述回力弹簧的一端系于所述活动杆上，一端系于所述臀部动力箱的后侧，适于拉动所述臀部动力箱复位。

如上所述的轮滑双足机器人，进一步优选为，所述臀部动力箱还包括第三舵机，所述第三舵机的输出轴从所述臀部动力箱的上侧伸出，适于安装腰部组件。

如上所述的轮滑双足机器人，进一步优选为，还包括供电组件，所述供电组件的数量为两个，分别安装于两个所述大腿支架的内侧。

如上所述的轮滑双足机器人，进一步优选为，还包括摄像头和红外线感应器，所述摄像头和所述红外线感应器分别设置在所述臀部动力箱的前侧面，并分别与所述控制装置电连接。

如上所述的轮滑双足机器人，进一步优选为，所述控制装置包括舵机控制器、轮毂电机控制器、单片机板和微电脑棒；所述舵机控制器分别与所述第一舵机、第二舵机和第三舵机电连接，所述轮毂电机控制器与所述轮毂电机电连接，所述单片机板与所述红外线感应器电连接，所述微电脑棒与所述舵机控制器、轮毂电机控制器、单片机板、供电组件及摄像头电连接。

本实用新型与现有技术相比具有以下的优点：

本实用新型通过腿支撑部、臀部动力箱以及足功能部的设置模拟了机器人的下半身结构，其中足功能部包括足部支架、第一舵机和滑动轮，足部支架安装于左腿和右腿的下方，至少一个为轮毂电机且与第一舵机连接的多个滑动轮安装于足部支架下，多个滑动轮的设置使得机器人的平衡性好，而轮毂电机和第一舵机的设置则使得机器人能够在控制下运行且灵活性强，此外，上述机器人结构简单，但是基本上满足机器人的基本需求。

附图说明

图1为本实用新型中轮滑双足机器人的结构示意图；

图2为本实用新型中足功能部的结构示意图；

图3为本实用新型中轮滑双足机器人的电路图。

附图标记说明：

1-连接部，2-臀部动力箱，3-足部支架，4-滑动轮，5-第一舵机，6-轮毂电机，7-大腿支架，8-小腿支架，9-关节活页，10-支撑弹簧，11-活动支架，111- 支耳，112-安装板，113-连杆，12-活动杆，13-长孔，14-第二舵机，15-法兰， 16-牵引绳，17-第三舵机，18-红外线感应器，19-摄像头，20-供电组件。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1-2所示，本实施例公开的轮滑双足机器人包括：腿支撑部，所述腿支撑部包括左腿、右腿和连接部1，所述左腿和右腿的上端分别安装于所述连接部1的两端；足功能部，所述足功能部的数量为两个，且每个所述足功能部均包括足部支架3、第一舵机5和滑动轮4；两个所述足部支架3分别安装于左腿和右腿的下方；每个所述足功能部中所述滑动轮4的数量为多个，且至少有一个为轮毂电机驱动转动，多个所述滑动轮分别安装于所述足部支架3的底部；所述第一舵机5安装于所述足部支架3上，且输出轴与所述滑动轮连接；臀部动力箱2；所述臀部动力箱2安装在所述连接部1上，其内部设置有控制装置，所述控制装置分别与所述轮毂电机6和所述第一舵机5电连接。多个滑动轮4的设置使得上述结构能够在地面平稳站立，轮毂电机6和第一舵机5 的设置则使得上述结构能够在控制下运行与变向，且运行速度快灵活性强。

作为本实施例的优选实施方式，如图1所示，进一步的，所述左腿和所述右腿均包括大腿支架7和小腿支架8；所述大腿支架7的上端与所述连接部1 连接，所述小腿支架8的下端与所述足部支架3连接，所述大腿支架7的下端与所述小腿支架8的上端通过关节活页9连接，适于使所述大腿支架7和所述小腿支架8能在限定的范围内转动。关节活页9的设置适于使得大腿支架7 和小腿支架8可以在一定的范围内弯折，进而模拟人腿的屈腿动作。

作为本实施例的优选实施方式，如图1所示，进一步的，所述腿支撑部还包括支撑弹簧10，所述支撑弹簧10的数量为多个，多个所述支撑弹簧10均分为两组，两组所述支撑弹簧10分别于均匀布设在两个所述关节活页9的外周；每个所述支撑弹簧10的上端与所述大腿支架7连接，下端与小腿支架8 连接。支撑弹簧10的设置则用于使所述大腿支架7和所述小腿支架8保持直立，且即使曲折也能很快恢复原状。

作为本实施例的优选实施方式，如图1-2所示，进一步的，每个所述足功能部中所述滑动轮4的数量为四个，四个所述滑动轮分别通过两个轴桥两两连接；两个所述轴桥均安装于所述足部支架上，且其中一个所述轴桥的上端与所述第一舵机的输出轴连接。优选的，所述轴桥分别通过法兰盘安装于所述足部支架上，且安装后的四个所述滑动轮呈矩形。其中所述第一舵机的输出轴与位于前侧的所述轴桥连接，适于使前侧的两个所述滑动轮改变方向。四个所述滑动轮中至少有一个所述滑动轮为轮毂电机驱动转动，当所述每个所述足功能部中轮毂电机驱动的滑动轮的数量为一个时，其安装于后侧的所述轴桥上，适于提供驱动力。

作为本实施例的优选实施方式，如图1所示，进一步的，所述腿支撑部还包括活动螺杆组件，所述活动螺杆组件包括活动支架11和活动杆12；所述活动支架11的数量为两个，包括安装板112、支耳111和连杆113，所述安装板 112呈板状，适于安装于所述大腿支架7的内侧；所述支耳111竖立在所述安装板112的上下两侧，适于安装所述连杆113；所述活动杆12的两端均设有长孔13，所述长孔13沿所述活动杆12的方向设置，适于活动套装在所述连杆113上。活动螺杆中，因活动杆12中两个长孔13的设置，使得两所述活动支架11之间的距离可在限定范围内调整，进而使得左腿和右腿可以交替前进，进而模拟人走路。

作为本实施例的优选实施方式，如图1所示，进一步的，所述连接部1 为杆状，所述臀部动力箱2上设有穿装孔，适于穿装于所述连接部1上；所述臀部动力箱2还包括第二舵机14、牵引绳16、法兰15和回力弹簧，所述第二舵机14安装于所述臀部动力箱2内，且输出轴从所述臀部动力箱2的前侧伸出；所述牵引绳16的一端系于所述活动杆12上，一端绕设于所述法兰15上；所述法兰15安装在所述第二舵机14的输出轴上，适于随所述第二舵机14的输出轴旋转以收放所述牵引绳16，以带动所述臀部动力箱转动；所述回力弹簧的一端系于所述活动杆上，一端系于所述臀部动力箱的后侧，适于拉动所述臀部动力箱2复位。臀部动力箱2与连接部1的连接方式使得其能够绕连接部 1为轴转动，而第二舵机14、法兰15、牵引绳16的设置则适于通过控制所述牵引绳16在所述法兰15上的缠绕长度控制法兰15与活动杆12之间的距离，进而带动臀部动力箱2转动，回力弹簧则适于拉动所述臀部动力箱2复位。

作为本实施例的优选实施方式，如图1所示，进一步的，所述臀部动力箱 2还包括第三舵机17，所述第三舵机17的输出轴从所述臀部动力箱2的上侧伸出，适于安装腰部组件。

作为本实施例的优选实施方式，如图1所示，进一步的，还包括供电组件 20，所述供电组件20的数量为两个，分别安装于两个所述大腿支架7的内侧。供电组件20适于为上述电控结构提供电源。

作为本实施例的优选实施方式，如图1所示，进一步的，还包括摄像头 19和红外线感应器18，所述摄像头19和所述红外线感应器18分别设置在所述臀部动力箱2的前侧面，并分别与所述控制装置电连接。

作为本实施例的优选实施方式，如图1-3所示，进一步的，所述控制装置包括舵机控制器、轮毂电机控制器、单片机板和微电脑棒；所述舵机控制器分别与所述第一舵机5、第二舵机14和第三舵机17电连接，所述轮毂电机控制器与所述轮毂电机6电连接，所述单片机板与所述红外线感应器18电连接，所述微电脑棒与所述舵机控制器、轮毂电机控制器、单片机板、供电组件20 及摄像头19电连接。

在上述结构的基础上，本实施例还可以包括上身躯干、上肢以及头部等由舵机控制的多自由度机器人结构，这些多自由度机器人结构均按照人体结构组装到一起形成完整机器人。其中为实现上述多自由度机器人结构的控制，本实施例中所述舵机控制器的的数量为三个，且三个均为32路舵机控制器，其除了用于控制第一舵机、第二舵机和第三舵机外，还可以通过串口的方式与上述多自由度机器人结构中的92路舵机电连接。此外，上述完整机器人中，除红外线感应器18和摄像头19外，还包括陀螺仪传感器、颜色识别传感器、手势识别传感器、麦克风、音像识别单元和多个触摸传感器，其中所述红外线感应器18、陀螺仪传感器、颜色识别传感器、手势识别传感器、多个触摸传感器分别通过单片机与微电脑棒电连接，所述摄像头19和所述麦克风通过所述音像识别单元与所述微电脑棒电连接，通过以上元件的设置可以让本实施例所述的完整机器人具有触觉感应、视觉识别、图像识别、人脸识别、声音识别等多种感官识别能力，结合舵机、舵机控制器以及微电脑棒，可以使得完整机器人对触摸、视听信息以及三维动作信息产生对应的动作反应和声音反应，即模拟人的动作以及与人对话。

优选的，上述实施例中，所述微电脑棒选用intel公司的SICK1A32WFCR 小型电脑棒；所述舵机控制器选用众灵机器人32路舵机控制器；舵机采用特优机器人的380KG扭矩大功率舵机；所述轮毂电机控制器和轮毂电机6均购自金斗云科技，其中轮毂电机6为28v轮毂电机6；单片机购自佳信微数码旗舰店；红外线感应器18购自信泰微电子，陀螺仪传感器采用购自信泰微电子的型号为paj7620u2的三轴陀螺仪传感器；颜色识别传感器购自世讯旗舰店的型号为CY33的颜色识别传感器；手势识别传感器购自磊夸仙科技中心；音像识别单元采用购自悦为电子科技的型号为STM32F407的语音识别视频传输人脸识别模块；供电组件20中的主要部件为锂电池，主要采用购自小鱼户外骑行用品的型号为24v30a 12v30a动力锂电池。多路触摸传感器购自源盛微电子。本申请中所使用的元器件和电器件均为通用元件，不同厂家不同型号的元器件和电器件只要功能相同均可使用和替换，包括但不限于本实施例中所使用的上述型号的电器件和元器件。

与现有技术相比，本实用新型所公开的轮滑双足机器人具有以下有益效果：

本实用新型通过腿支撑部、臀部动力箱2以及足功能部的设置模拟了机器人的下半身结构，其中足功能部包括足部支架3、第一舵机5和滑动轮4，足部支架3安装于左腿和右腿的下方，至少一个为轮毂电机6且与第一舵机5 连接的多个滑动轮4安装于足部支架3下，多个滑动轮4的设置使得机器人的平衡性好，而轮毂电机6和第一舵机5的设置则使得机器人能够在控制下运行且灵活性强，此外，上述机器人结构简单，但是基本上满足机器人的基本需求。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种轮滑双足机器人，其特征在于，包括：

腿支撑部，所述腿支撑部包括左腿、右腿和连接部，所述左腿和右腿的上端分别安装于所述连接部的两端；

足功能部，所述足功能部的数量为两个，且每个所述足功能部均包括足部支架、第一舵机和滑动轮；两个所述足部支架分别安装于左腿和右腿的下方；每个所述足功能部中所述滑动轮的数量为多个，且至少有一个为轮毂电机驱动转动，多个所述滑动轮分别安装于所述足部支架的底部；所述第一舵机安装于所述足部支架上，且输出轴与所述滑动轮连接；

臀部动力箱，所述臀部动力箱安装在所述连接部上，其内部设置有控制装置，所述控制装置分别与所述轮毂电机和所述第一舵机电连接。

2.根据权利要求1所述的轮滑双足机器人，其特征在于，所述左腿和所述右腿均包括大腿支架和小腿支架；所述大腿支架的上端与所述连接部连接，所述小腿支架的下端与所述足部支架连接，所述大腿支架的下端与所述小腿支架的上端通过关节活页连接，适于使所述大腿支架和所述小腿支架相对转动。

3.根据权利要求2所述的轮滑双足机器人，其特征在于，所述腿支撑部还包括支撑弹簧，所述支撑弹簧的数量为多个，多个所述支撑弹簧均分为两组，两组所述支撑弹簧分别均匀布设在两个所述关节活页的外周；每个所述支撑弹簧的上端与所述大腿支架连接，下端与小腿支架连接。

4.根据权利要求3所述的轮滑双足机器人，其特征在于，每个所述足功能部中所述滑动轮的数量为四个，四个所述滑动轮分别通过两个轴桥两两连接；两个所述轴桥均安装于所述足部支架上，且其中一个所述轴桥的上端与所述第一舵机的输出轴连接。

5.根据权利要求4所述的轮滑双足机器人，其特征在于，所述腿支撑部还包括活动螺杆组件，所述活动螺杆组件包括活动支架和活动杆；所述活动支架的数量为两个，均包括安装板、支耳和连杆；所述安装板呈板状，适于安装于所述大腿支架的内侧；所述支耳竖立在所述安装板的上下两侧，适于安装所述连杆；所述活动杆的两端均设有长孔，所述长孔沿所述活动杆的长度方向设置，适于活动套装在所述连杆上。

6.根据权利要求5所述的轮滑双足机器人，其特征在于，

所述连接部呈圆杆状，所述臀部动力箱上设有穿装孔，适于穿装于所述连接部上；

所述臀部动力箱还包括第二舵机、牵引绳、法兰和回力弹簧，所述第二舵机安装于所述臀部动力箱内，且输出轴从所述臀部动力箱的前侧伸出；所述牵引绳的一端系于所述活动杆上，一端绕设于所述法兰上；所述法兰安装在所述第二舵机的输出轴上，适于随所述第二舵机的输出轴旋转以收放所述牵引绳，以带动所述臀部动力箱转动；所述回力弹簧的一端系于所述活动杆上，一端系于所述臀部动力箱的后侧，适于拉动所述臀部动力箱复位。

7.根据权利要求6所述的轮滑双足机器人，其特征在于，所述臀部动力箱还包括第三舵机，所述第三舵机的输出轴从所述臀部动力箱的上侧伸出，适于安装腰部组件。

8.根据权利要求7所述的轮滑双足机器人，其特征在于，还包括供电组件，所述供电组件的数量为两个，分别安装于两个所述大腿支架的内侧。

9.根据权利要求8所述的轮滑双足机器人，其特征在于，还包括摄像头和红外线感应器，所述摄像头和所述红外线感应器分别设置在所述臀部动力箱的前侧面，并分别与所述控制装置电连接。

10.根据权利要求9所述的轮滑双足机器人，其特征在于，所述控制装置包括舵机控制器、轮毂电机控制器、单片机板和微电脑棒；所述舵机控制器分别与所述第一舵机、第二舵机和第三舵机电连接，所述轮毂电机控制器与所述轮毂电机电连接，所述单片机板与所述红外线感应器电连接，所述微电脑棒与所述舵机控制器、轮毂电机控制器、单片机板、供电组件及摄像头电连接。

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