CN211306309U - 一种双足机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机器人技术领域，特别涉及一种双足机器人，其包括躯体、步行功能模块、红外避障功能模块、舞蹈功能模块、通讯模块和控制器，步行功能模块使得机器人能够步行，红外避障功能模块使得机器人遇到障碍时自动停止前行，舞蹈功能模块使得机器人自动跳舞，使用本实用新型的双足机器人开展编程教学活动，可以降低孩子们对编程认知的困难度，减少孩子们对编程的恐惧性，吸引孩子学习编程，本实用新型的双足机器人是在教育上让孩子们接触编程的一个平台，通过这个平台，让孩子的科学技术课程变得更生动、更有趣。

Description

一种双足机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，特别是一种双足机器人。

背景技术

在科技迅猛发展的今天，对机器人追求完美的需求越发高涨。在各国对各类机器人的科学研究、探讨之下，得出双足机器人优点是其它类型机器人代替不来的一大结论。双足机器人跟多足机器人二者之间，腿数少是研究双足机器人的一大优点，这能保证更少重量和更少的腿间协调。此外，轮式、履带式的越障能力差，不够平稳，对行走的地面要求较高，有时不能实现完全智能化。研究双足机器人，其研究开发难度在很大程度上高于以往车轮式机器人及履带链条式的机器人，但在机器人里边双足型机器人具备更强的避障能力及其行走能力，可以在多种多样、形式各异的道路面上，对于双足机器人的研究来说，其在仿人技术发展上的应用领域十分宽广，且影响极大。但是现有的双足机器人设计复杂，造价昂贵，不适合于孩子的编程教学中。

实用新型内容

针对上述问题，提供了一种双足机器人，其结构简单，造价便宜，适用于孩子的编程教学中。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种双足机器人，包括躯体、步行功能模块、红外避障功能模块、舞蹈功能模块、通讯模块和控制器，所述步行功能模块包括左足部、右足部、胯部舵机、膝部舵机和踝部舵机，所述左足部和右足部分别包括大腿、小腿和脚掌，所述大腿的上端与躯体的下端通过所述胯部舵机连接，所述踝部舵机驱动所述大腿前后运动，所述大腿的下端与小腿的上端通过所述膝部舵机连接，所述膝部舵机驱动所述小腿前后运动，所述小腿的下端和脚掌的后端通过所述踝部舵机连接，所述踝部舵机驱动脚掌左右翻转；所述舞蹈功能模块包括手臂模块和头部模块，所述手臂模块设于所述躯体的肩部，所述手臂模块包括大臂、小臂、肩部舵机和手肘舵机，所述大臂通过所述肩部舵机连接所述躯体，所述肩部舵机驱动所述大臂上下运动，所述小臂通过所述手肘舵机连接所述大臂，所述手肘舵机驱动所述小臂上下运动，所述头部模块包括头颅和颈部舵机，所述头颅通过所述颈部舵机连接所述躯体的上端，所述颈部舵机驱动所述头颅左右转动；所述红外避障功能模块、通讯模块和控制器均安装于所述躯体上，所述红外避障功能模块、通讯模块、胯部舵机、膝部舵机、踝部舵机、肩部舵机、手肘舵机和颈部舵机分别电连接所述控制器。

进一步地，所述躯体内设有腔体，所述腔体内设有用于调节机器人重心位置的重心调节机构，所述控制器安装于所述腔体内，所述控制器连接所述重心调节机构。

进一步地，所述重心调节机构包括滑杆、配重块和两个电磁铁，所述滑杆的两端分别设于所述左足部和右足部的上方，所述滑杆的两端分别固定于所述腔体的内壁上，所述配重块滑动套设于所述滑杆上，两个所述电磁铁分别设于所述滑杆的两端，所述电磁铁产生的磁力驱动所述配重块沿所述滑杆滑动，所述控制器控制所述电磁铁的通电和断电。

进一步地，所述配重块与两个所述电磁铁之间分别设有弹性带，所述弹性带的一端固定于所述电磁铁，所述弹性带的另一端固定于所述配重块。

进一步地，所述重心调节机构还包括多个定位感应器，多个所述定位感应器均固定于所述腔体的内壁，多个所述定位感应器分别设于滑杆的一侧，多个所述定位感应器分别连接所述控制器。

进一步地，所述滑杆采用硬质塑料制成。

进一步地，所述配重块采用铁制成。

进一步地，所述红外避障功能模块包括三个红外线避障传感器，三个所述红外线避障传感器安装于所述躯体的前端和两侧，三个所述红外线避障传感器分别电连接所述控制器。

由于采用上述技术方案，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型的双足机器人包括步行功能模块、红外避障功能模块、舞蹈功能模块，步行功能模块使得机器人能够步行，红外避障功能模块使得机器人遇到障碍时自动停止前行，舞蹈功能模块使得机器人自动跳舞，使用本实用新型的双足机器人开展编程教学活动，可以降低孩子们对编程认知的困难度，减少孩子们对编程的恐惧性，吸引孩子学习编程，让孩子们了解到机器人的同时，进一步加强对编程的认识，并且让孩子们学会使用红外线避障传感器，本实用新型的双足机器人是在教育上让孩子们接触编程的一个平台，通过这个平台，让孩子的科学技术课程变得更生动、更有趣。

2、本实用新型的双足机器人设有重心调节机构，重心调节机构可以调节双足机器人的重心位置，当双足机器人的左足部抬起时，控制器控制重心调节机构将双足机器人的重心位置调节到右足部的脚掌的上方，使得双足机器人的重力垂直作用在右足部的脚掌上，此时双足机器人受力平衡，右足部能够稳定支撑整个双足机器人；在双足机器人的左足部落到地后，控制器控制重心调节机构将双足机器人的重心位置调节到双足支撑时的位置；当右足部抬起时，控制器控制重心调节机构将双足机器人的重心位置调节到左足部的脚掌的上方，使得双足机器人的重力垂直作用在左足部的脚掌上，此时双足机器人受力平衡，左足部能够稳定支撑整个双足机器人。所以本实用新型的双足机器人通过重心调节机构调节双足机器人的重心位置，大大提高了双足机器人的行走稳定性。

3、本实用新型的重心调节机构包括滑杆、配重块和两个电磁铁，其中一个电磁铁通电后产生磁性，吸引配重块靠近这个电磁铁，从而使得双足机器人的重心往这个电磁铁一侧移动，当这个电磁铁断电后，另一个电磁铁通电，吸引配重块到另一侧，从而使得双足机器人的重心往另一侧移动。通过控制器控制电磁铁的通电和断电即可实现双足机器人的重心位置调节，控制方便，且控制速度快，配重块的转移快，高效的调节双足机器人的重心位置。

4、本实用新型的配重块与两个电磁铁之间分别设有弹性带，当配重块被其中一个电磁铁吸引时，与另一个电磁铁连接的弹性带会随着配重块的滑动而被拉伸，产生弹力，电磁铁断电后，配重块在弹性带的弹力下自动复位。

附图说明

图1是本实用新型的一种双足机器人的结构示意图；

图2是本实用新型的红外线避障传感器的电路图；

附图标号：1-躯体，21-大腿，22-小腿，23-脚掌，24-胯部舵机，25-膝部舵机，26-踝部舵机，3-红外线避障传感器，41-大臂，42-小臂，43-肩部舵机，44-手肘舵机，45-头颅，46-颈部舵机，5-控制器，6-腔体，71-滑杆，72-配重块，73-电磁铁，74-弹性带，75-定位感应器，8-通讯模块。

具体实施方式

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。

请参照图1所示，一种双足机器人包括躯体1、步行功能模块、红外避障功能模块、舞蹈功能模块、通讯模块8和控制器5。步行功能模块包括左足部、右足部、胯部舵机24、膝部舵机25和踝部舵机26，左足部和右足部分别包括大腿21、小腿22和脚掌23，大腿21的上端与躯体1的下端通过胯部舵机24连接，胯部舵机24驱动大腿21前后运动，大腿21的下端与小腿22的上端通过膝部舵机25连接，膝部舵机25驱动小腿22前后运动，小腿22的下端和脚掌23的后端通过踝部舵机26连接，踝部舵机26驱动脚掌23左右翻转。舞蹈功能模块包括手臂模块和头部模块，手臂模块设于躯体1的肩部，手臂模块包括大臂41、小臂42、肩部舵机43和手肘舵机44，大臂41通过肩部舵机43连接躯体1，肩部舵机43驱动大臂41 上下运动，小臂42通过手肘舵机44连接大臂41，手肘舵机44驱动小臂42上下运动，头部模块包括头颅45和颈部舵机46，头颅45通过颈部舵机46连接躯体1的上端，颈部舵机46 驱动头颅45左右转动。红外避障功能模块、通讯模块和控制器5均安装于躯体2上，红外避障功能模块、通讯模块8、胯部舵机24、膝部舵机25、踝部舵机26、肩部舵机43、手肘舵机44和颈部舵机46分别电连接控制器5，控制器5采用Arduino UNO开发板，胯部舵机24、膝部舵机25、踝部舵机26、肩部舵机43、手肘舵机44和颈部舵机46均为MG995舵机，通讯模块8采用CRS的BC417为模块芯片。

躯体1内设有腔体6，腔体6的宽度大于左足部的外侧与右足部的外侧之间的距离，腔体6内设有用于调节机器人重心位置的重心调节机构。重心调节机构包括滑杆71、配重块72 和两个电磁铁73，电磁铁73电连接控制器，滑杆71采用硬质塑料制成，配重块72采用铁制成。滑杆71的两端分别设于左足部和右足部的上方，滑杆71沿左右方向水平设置，滑杆71的宽度大于左足部的外侧与右足部的外侧之间的距离，滑杆71的两端分别固定于腔体6的左侧内壁和右侧内壁。配重块72滑动套设于滑杆71的中间并能沿滑杆71的轴向方向滑动，两个电磁铁73分别套设于滑杆71的两端，电磁铁73的一端固定于腔体6的内壁，电磁铁73通电后产生的磁力吸引配重块72沿滑杆71滑动并滑向磁力吸引方向。配重块72被左侧的电磁铁73吸引住时，整个双足机器人的重心在左足部的脚掌的正上方，配重块72被右侧的电磁铁73吸引住时，整个双足机器人的重心在右足部的脚掌的正上方。控制器5控制连接电磁铁73并控制电磁铁73的通电和断电，而且控制器5通过控制电磁铁73通电电流的大小可以调节电磁铁73产生磁力的大小。配重块72与两个电磁铁73之间分别设有弹性带74，弹性带74为橡胶带，弹性带74的一端固定于电磁铁73，弹性带74的另一端固定于配重块 72，弹性带74在电磁铁73断电磁力消失后将配重块72拉回滑杆71的中部位置，使得配重块72复位。

重心调节机构还包括多个定位感应器75，定位感应器75为光电传感器并且不受磁场影响，多个定位感应器均固定于腔体6的前侧内壁和后侧内壁，多个定位感应器与滑杆71的设置高度相同，多个定位感应器分别连接控制器5，定位感应器感应配重块72的位置并反馈给控制器5，便于实时掌控配重块72的位置，从而计算双足机器人的重心位置。

红外避障功能模块包括三个红外线避障传感器3，三个红外线避障传感器3分别安装于躯体1的前端和两侧，三个红外线避障传感器3分别电连接控制器5，红外线避障传感器3 设有信号发射端和信号接收端，借用信号发射端红外信号的输出与发射，然后信号接收端接收反射回来的红外信号，勘测路径前方是否有路障的出现。路障存在时，输出信号将被反射到信号接收端。如图2所示，使用红外线避障传感器3勘测障碍物时，通过顺、逆时针方向调节电位器R1的电阻值可调节勘测距离的远近，顺时针调节电位器R1，其电阻值增大，逆时针调节电位器R1，其电阻值减小，电位器R1阻值大小代表红外避障传感器可勘测距离的远近程度。根据调节好的电位器R1阻值，若路线前方出现障碍物时，光敏管U2接收到反射信号，距离障碍物越近，反射信号越强，电位器R1的阻值越低，比较器U1A“+”极电压低于“-”极的电压，输出端输出低电平。同理可得，没有障碍物时，输出端输出高电平。

本实用新型的双足机器人还设有蓄电池，蓄电池安装于腔体6内，蓄电池连接控制器5，为步行功能模块、红外避障功能模块、舞蹈功能模块、通讯模块和控制器提供电能。

上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本实用新型的专利申请范围，凡本实用新型所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本实用新型所涵盖专利范围。

Claims (8)

1.一种双足机器人，其特征在于：包括躯体、步行功能模块、红外避障功能模块、舞蹈功能模块、通讯模块和控制器，所述步行功能模块包括左足部、右足部、胯部舵机、膝部舵机和踝部舵机，所述左足部和右足部分别包括大腿、小腿和脚掌，所述大腿的上端与躯体的下端通过所述胯部舵机连接，所述踝部舵机驱动所述大腿前后运动，所述大腿的下端与小腿的上端通过所述膝部舵机连接，所述膝部舵机驱动所述小腿前后运动，所述小腿的下端和脚掌的后端通过所述踝部舵机连接，所述踝部舵机驱动脚掌左右翻转；所述舞蹈功能模块包括手臂模块和头部模块，所述手臂模块设于所述躯体的肩部，所述手臂模块包括大臂、小臂、肩部舵机和手肘舵机，所述大臂通过所述肩部舵机连接所述躯体，所述肩部舵机驱动所述大臂上下运动，所述小臂通过所述手肘舵机连接所述大臂，所述手肘舵机驱动所述小臂上下运动，所述头部模块包括头颅和颈部舵机，所述头颅通过所述颈部舵机连接所述躯体的上端，所述颈部舵机驱动所述头颅左右转动；所述红外避障功能模块、通讯模块和控制器均安装于所述躯体上，所述红外避障功能模块、通讯模块、胯部舵机、膝部舵机、踝部舵机、肩部舵机、手肘舵机和颈部舵机分别电连接所述控制器。

2.根据权利要求1所述的一种双足机器人，其特征在于：所述躯体内设有腔体，所述腔体内设有用于调节机器人重心位置的重心调节机构，所述控制器安装于所述腔体内，所述控制器连接所述重心调节机构。

3.根据权利要求2所述的一种双足机器人，其特征在于：所述重心调节机构包括滑杆、配重块和两个电磁铁，所述滑杆的两端分别设于所述左足部和右足部的上方，所述滑杆的两端分别固定于所述腔体的内壁上，所述配重块滑动套设于所述滑杆上，两个所述电磁铁分别设于所述滑杆的两端，所述电磁铁产生的磁力驱动所述配重块沿所述滑杆滑动，所述控制器控制所述电磁铁的通电和断电。

4.根据权利要求3所述的一种双足机器人，其特征在于：所述配重块与两个所述电磁铁之间分别设有弹性带，所述弹性带的一端固定于所述电磁铁，所述弹性带的另一端固定于所述配重块。

5.根据权利要求4所述的一种双足机器人，其特征在于：所述重心调节机构还包括多个定位感应器，多个所述定位感应器均固定于所述腔体的内壁，多个所述定位感应器分别设于滑杆的一侧，多个所述定位感应器分别连接所述控制器。

6.根据权利要求3所述的一种双足机器人，其特征在于：所述滑杆采用硬质塑料制成。

7.根据权利要求3所述的一种双足机器人，其特征在于：所述配重块采用铁制成。

8.根据权利要求1所述的一种双足机器人，其特征在于：所述红外避障功能模块包括三个红外线避障传感器，三个所述红外线避障传感器安装于所述躯体的前端和两侧，三个所述红外线避障传感器分别电连接所述控制器。

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