CN215322949U - 智能化四足机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种智能化四足机器人，包括躯干、臀关节、髋关节、四只腿、第一电机、第二电机和第三电机，四只所述腿沿所述躯干的左右两侧对称布置；所述躯干的两端内分别安装有两个所述第三电机，每个所述第三电机均与一个所述髋关节的一端连接；每个所述第二电机的输出端均连接有一只所述腿；所述第三电机能够通过所述髋关节驱动四只所述腿向两侧摆动，所述第二电机能够通过所述臀关节驱动四只所述腿前后摆动；所述躯干上设置有环境感知设备。该机器人搭载了激光雷达与多个深度相机，激光雷达与深度相机用于建图与导航，将SLAM技术与机器视觉技术应用于四足机器人上，丰富了其应用场景，可用于避障与导盲等复杂场景。

Description

智能化四足机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人设计领域，特别涉及一种智能化四足机器人。

背景技术

电驱动足式机器人近些年掀起了研究的热潮，一者机器人本体高稳定性，大负载性以及轻量化是研究的热点，再者在机器人本体上搭载智能化传感器，可丰富其应用场景也是研究的重点。

因此，需要一种应用SLAM技术与机器视觉技术的智能化四足机器人。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种智能化四足机器人，该机器人搭载了激光雷达与深度相机，将SLAM(同步定位与地图绘制)技术与机器视觉技术应用于四足机器人上，可实现避障与导盲工作。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种智能化四足机器人，包括躯干、臀关节、髋关节、四只腿、第一电机、第二电机和第三电机，四只所述腿沿所述躯干的左右两侧对称布置；所述躯干的两端内分别安装有两个所述第三电机，每个所述第三电机均与一个所述髋关节的一端连接，四个所述第二电机分别设置在所述髋关节的另一端的内侧，四个所述第一电机分别设置在所述髋关节的另一端的外侧，一个所述髋关节的另一端与一个所述第二电机以及一个所述第一电机均连接；每个所述第二电机的输出端均连接有一只所述腿；所述第三电机能够通过所述髋关节驱动四只所述腿向两侧摆动，所述第二电机能够通过所述臀关节驱动四只所述腿前后摆动；所述躯干上设置有环境感知设备。

进一步地，在上述的智能化四足机器人中，所述腿包括大腿和小腿，所述臀关节的一端与所述第二电机的输出端连接，所述臀关节的另一端与所述大腿的顶端连接，所述大腿的另一端转动连接有所述小腿；优选地，所述大腿内部设置有空腔，所述大腿的上端部具有朝向内侧的侧向开口，侧向开口用于避让所述第一电机的输出端，使所述第一电机的输出端深入所述空腔，所述第一电机的输出端连接有曲柄的一端，所述曲柄的另一端连接有连杆的一端，所述连杆的另一端与所述小腿连接，所述曲柄的转动能够带动所述小腿以所述大腿的另一端为轴摆动。

进一步地，在上述的智能化四足机器人中，所述躯干包括上盖板、下盖板和两块侧盖板，所述上盖板、一块所述侧盖板、所述下盖板和另一块所述侧盖板依次连接并形成箱体结构。

进一步地，在上述的智能化四足机器人中，所述躯干的前端覆盖有前脸支架，所述躯干的后端覆盖有后盖板；所述前脸支架包括顶板、上斜板、下斜板和连板，所述顶板的一端固定在所述上盖板上，所述顶板的另一端与所述上斜板的一端连接，所述上斜板的底端与所述下斜板的顶端连接，所述下斜板的底端与所述下盖板通过所述连板固定连接。

进一步地，在上述的智能化四足机器人中，所述上斜板向所述躯干外侧倾斜，所述下斜板向所述躯干内侧倾斜。

进一步地，在上述的智能化四足机器人中，所述环境感知设备包括激光雷达，所述激光雷达安装在所述顶板上；优选地，所述激光雷达安装在所述顶板的前端。

进一步地，在上述的智能化四足机器人中，所述环境感知设备还包括多个深度相机，所述上斜板和所述下斜板上分别安装有多个所述深度相机。

进一步地，在上述的智能化四足机器人中，多个所述深度相机在所述上斜板上从左至右依次排列；多个所述深度相机在所述下斜板上从左至右依次排列。

进一步地，在上述的智能化四足机器人中，所述环境感知设备还包括体感相机，每个所述侧盖板上均设置有安装板，所述体感相机安装在所述安装板上。

进一步地，在上述的智能化四足机器人中，所述顶板上设置有底座，所述激光雷达设置在所述底座上；所述上盖板上设置有把手。

分析可知，本实用新型公开一种智能化四足机器人，该机器人包括躯干、臀关节、髋关节、四只腿、第一电机、第二电机和第三电机，每只腿具有三个主动自由度，整机具有十二个主动自由度，第三电机通过髋关节驱动四只腿做横摆运动、第二电机能够通过臀关节驱动四只腿做前后摆运动、第一电机通过曲柄和连杆驱动小腿以大腿的另一端为轴做前后摆运动。

该机器人搭载了激光雷达与多个深度相机，激光雷达与深度相机用于建图与导航，将SLAM技术与机器视觉技术应用于四足机器人上，丰富了其应用场景，可用于避障与导盲等复杂场景。该机器人还安装了体感相机，操作者能够通过手势对机器人进行控制，方便操作。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，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。其中：

图1为本实用新型一实施例的立体结构示意图。

图2为本实用新型一实施例的立体结构示意图。

图3为本实用新型一实施例的仰视结构示意图。

附图标记说明：1躯干；11上盖板；12下盖板；13侧盖板；14安装板；15把手；2臀关节；3髋关节；4腿；41大腿；42空腔；43小腿；44左前腿；45右前腿；46左后腿；47右后腿；48曲柄；49连杆；5第一电机；6第二电机；7第三电机；8前脸支架；81顶板；82上斜板；83下斜板；84连板；9激光雷达；100深度相机；101体感相机；102后盖板。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。各个示例通过本实用新型的解释的方式提供而非限制本实用新型。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本实用新型的范围或精神的情况下，可在本实用新型中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本实用新型包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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而不是要求本实用新型必须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。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；可以是有线电连接、无线电连接，也可以是无线通信信号连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

所附附图中示出了本实用新型的一个或多个示例。详细描述使用了数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和描述中的相似或类似标记的已经用于指代本实用新型的相似或类似的部分。如本文所用的那样，用语“第一”、“第二”和“第三”等可互换地使用，以将一个构件与另一个区分开，且不旨在表示单独构件的位置或重要性。

如图1至图3所示，根据本实用新型的实施例，提供了一种智能化四足机器人，包括躯干1、臀关节2、髋关节3、四只腿4、第一电机5、第二电机6和第三电机7，四只腿4分别为左前腿44、右前腿45、左后腿46和右后腿47，四只腿4沿躯干1的左右两侧对称布置，左前腿44和右前腿45相对设置在躯干1前端的两侧，左后腿46和右后腿47相对设置在躯干1后端的两侧；如图3所示，躯干1的前后两端内分别安装有两个第三电机7，第三电机7的轴向与躯干1的长度方向平行，每个第三电机7均与一个髋关节3的一端连接，四个第二电机6分别设置在髋关节3的另一端的内侧，四个第一电机5分别设置在髋关节3的另一端的外侧，一个髋关节3的另一端与一个第二电机6以及一个第一电机5均连接，第一电机5的轴向与躯干1的长度方向垂直、第二电机6的轴向与躯干1的长度方向垂直，第一电机5的轴线与第二电机6的轴线共线；第三电机7能够通过髋关节3驱动四只腿4向两侧摆动，第二电机6能够通过臀关节2驱动四只腿4前后摆动；躯干1上设置有环境感知设备。

进一步地，每只腿4均包括大腿41和小腿43，臀关节2的一端与第二电机6的输出端连接，臀关节2的另一端与大腿41的顶端连接；大腿41的另一端转动连接有小腿43；优选地，大腿41内部设置有空腔42，大腿41的上端部具有朝向内侧的侧向开口，侧向开口用于避让第一电机5的输出端，使第一电机5的输出端深入空腔42内部，第一电机5的输出端连接有曲柄48的一端，曲柄48的另一端连接有连杆49的一端，连杆49的另一端与小腿43连接，曲柄48的转动能够带动小腿43以大腿41的另一端为轴摆动。优选地，大腿41与小腿43均采用一体化设计，即大腿一体化和小腿一体化，如此设置能够降低传动误差，结构简易且便于安装与拆卸。

该智能化四足机器人，每只腿4具有三个主动自由度，整机具有十二个主动自由度，第三电机7通过髋关节3驱动四只腿4做横摆运动、第二电机6能够通过臀关节2驱动四只腿4做前后摆运动、第一电机5通过曲柄48和连杆49驱动小腿43以大腿41的另一端为轴做前后摆运动。

进一步地，躯干1包括上盖板11、下盖板12和两块侧盖板13，上盖板11、一块侧盖板13、下盖板12和另一块侧盖板13依次连接并形成箱体结构，躯干1内的空间用于放置电源及控制系统。

进一步地，躯干1的前端覆盖有前脸支架8，躯干1的后端覆盖有后盖板102，后盖板102主要用于覆盖走线，防止线暴露在外面。前脸支架8和后盖板102能够对躯干1的内部设备提供保护；前脸支架8包括顶板81、上斜板82、下斜板83和连板84，顶板81的一端固定在上盖板11上，顶板81的另一端向躯干1的前端外侧延伸，顶板81的另一端与上斜板82的一端连接，上斜板82的底端与下斜板83的顶端连接，下斜板83的底端与下盖板12通过连板84固定连接，连板84用于对前脸支架8提供支撑，前脸支架8用于安装深度相机100，方便对深度相机100进行拆卸。

进一步地，上斜板82向躯干1外侧倾斜，下斜板83向躯干1内侧倾斜，如此设置能够方便对机器人前方的障碍物进行探测。

进一步地，环境感知设备包括激光雷达9，激光雷达9安装在顶板81上；优选地，激光雷达9安装在顶板81的前端。该智能化四足机器人在行进的过程中，通过对激光雷达9形成的点云数据进行采集和SLAM运算，获得环境地图与机器人的位姿信息，同时还可以获得环境中的障碍物信息，当探测到机器人接近障碍物时，机器人通过控制系统做出相应的动作，常用的应对方式为减速与避让等，实现机器人的避障功能。

进一步地，环境感知设备还包括多个深度相机100，上斜板82和下斜板83上分别安装有多个深度相机100；优选地，多个深度相机100在上斜板82上从左至右依次排列，在本实用新型的一实施例中，上斜板82上从左至右依次设置有三个深度相机100；优选地，多个深度相机100在下斜板83上从左至右依次排列，在本实用新型的一实施例中，下斜板83上从左至右依次设置有三个深度相机100。通过深度相机100用于拍摄机器人前方的环境图像，并获取环境色彩信息及深度信息，进而便于控制系统根据深度相机100获取的信息进行自身定位及构建地图，实现路线规划，进而实现机器人的导盲功能。

进一步地，环境感知设备还包括体感相机101，每个侧盖板13上均设置有安装板14，体感相机101安装在安装板14上，如此设置能够方便对体感相机101进行拆卸和安装。体感相机101可实现全方位的机器视觉技术，体感相机101能够对操作者的手势图像进行采集，并对操作者的手势图像进行分析，进而通过控制系统控制机器人的动作。

进一步地，顶板81上设置有底座，激光雷达9设置在底座上，如此设置能够利用激光雷达9对机器人周围的环境进行全方位的探测；上盖板11上设置有把手15，方便对机器人进行移动。

进一步地，躯干1内设IMU(加速度计与陀螺仪)传感器，足端无压力传感器，通过检测电机电流变化规律实现触地检测，如电机电流(力矩)出现突变，说明机器人处于支撑相，可实现机器人的触地检测。通过IMU数据结合足端触地状态为机器人力与力矩控制奠定基础。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

一种智能化四足机器人，该机器人包括躯干1、臀关节2、髋关节3、四只腿4、第一电机5、第二电机6和第三电机7，每只腿4具有三个主动自由度，整机具有十二个主动自由度，第三电机7通过髋关节3驱动四只腿4做横摆运动、第二电机6能够通过臀关节2驱动四只腿4做前后摆运动、第一电机5通过曲柄48和连杆49驱动小腿43以大腿41的另一端为轴做前后摆运动。

该机器人搭载了激光雷达9与多个深度相机100，激光雷达9与深度相机100用于建图与导航，将SLAM技术与机器视觉技术应用于四足机器人上，丰富了其应用场景，可用于避障与导盲等复杂场景。该机器人还安装了体感相机101，操作者能够通过手势对机器人进行控制，方便操作。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能化四足机器人，其特征在于，包括躯干、臀关节、髋关节、四只腿、第一电机、第二电机和第三电机，四只所述腿沿所述躯干的左右两侧对称布置；

所述躯干的两端内分别安装有两个所述第三电机，每个所述第三电机均与一个所述髋关节的一端连接，四个所述第二电机分别设置在所述髋关节的另一端的内侧，四个所述第一电机分别设置在所述髋关节的另一端的外侧，一个所述髋关节的另一端与一个所述第二电机以及一个所述第一电机均连接；

每个所述第二电机的输出端均连接有一只所述腿；

所述第三电机能够通过所述髋关节驱动四只所述腿向两侧摆动，所述第二电机能够通过所述臀关节驱动四只所述腿前后摆动；

所述躯干上设置有环境感知设备。

2.根据权利要求1所述的智能化四足机器人，其特征在于，

所述腿包括大腿和小腿，所述臀关节的一端与所述第二电机的输出端连接，所述臀关节的另一端与所述大腿的顶端连接，所述大腿的另一端转动连接有所述小腿；

所述大腿内部设置有空腔，所述大腿的上端部具有朝向内侧的侧向开口，侧向开口用于避让所述第一电机的输出端，使所述第一电机的输出端深入所述空腔，所述第一电机的输出端连接有曲柄的一端，所述曲柄的另一端连接有连杆的一端，所述连杆的另一端与所述小腿连接，所述曲柄的转动能够带动所述小腿以所述大腿的另一端为轴摆动。

3.根据权利要求1所述的智能化四足机器人，其特征在于，

所述躯干包括上盖板、下盖板和两块侧盖板，所述上盖板、一块所述侧盖板、所述下盖板和另一块所述侧盖板依次连接并形成箱体结构。

4.根据权利要求3所述的智能化四足机器人，其特征在于，

所述躯干的前端覆盖有前脸支架，所述躯干的后端覆盖有后盖板；

所述前脸支架包括顶板、上斜板、下斜板和连板，所述顶板的一端固定在所述上盖板上，所述顶板的另一端与所述上斜板的一端连接，所述上斜板的底端与所述下斜板的顶端连接，所述下斜板的底端与所述下盖板通过所述连板固定连接。

5.根据权利要求4所述的智能化四足机器人，其特征在于，

所述上斜板向所述躯干外侧倾斜，所述下斜板向所述躯干内侧倾斜。

6.根据权利要求5所述的智能化四足机器人，其特征在于，

所述环境感知设备包括激光雷达，所述激光雷达安装在所述顶板上；

所述激光雷达安装在所述顶板的前端。

7.根据权利要求5所述的智能化四足机器人，其特征在于，

所述环境感知设备还包括多个深度相机，所述上斜板和所述下斜板上分别安装有多个所述深度相机。

8.根据权利要求7所述的智能化四足机器人，其特征在于，

多个所述深度相机在所述上斜板上从左至右依次排列；

多个所述深度相机在所述下斜板上从左至右依次排列。

9.根据权利要求3所述的智能化四足机器人，其特征在于，

所述环境感知设备还包括体感相机，每个所述侧盖板上均设置有安装板，所述体感相机安装在所述安装板上。

10.根据权利要求6所述的智能化四足机器人，其特征在于，

所述顶板上设置有底座，所述激光雷达设置在所述底座上；

所述上盖板上设置有把手。

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