CN219790352U - 一种基于Jetson nano的智能双足人形机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种基于Jetson nano的智能双足人形机器人，包括括头部机构、胸腔机构、手臂机构以及腿部机构，所述头部机构转动连接于所述胸腔机构上，所述手臂机构转动连接于所述胸腔机构两侧，所述腿部机构转动连接在所述胸腔机构下端，还包括Jetson nano主控板，所述Jetson nano主控板设于所述胸腔机构内部，所述腿部机构包括胯部舵机、大腿部十字型键、大腿舵机、二字型膝盖键、膝盖舵机、腿部H型键、小腿舵机、小腿部十字型键、脚部舵机以及脚部键，所述胯部舵机固定在所述胸腔主干内，所述大腿部十字型键固定在所述胯部舵机上。本实用新型能够能够改善目前机器人存在整体重心不稳、稳定性低以及内部主板计算能力不足的问题。

Description

一种基于Jetson nano的智能双足人形机器人

技术领域

本实用新型涉及智能机器人技术领域，具体涉及一种基于Jetson nano的智能双足人形机器人。

背景技术

双足人形机器人一直是众多机器人形态中倍受重视的一类，对于其结构和系统设计不仅仅是要将人体基本形态外形模仿出来，更重要的是针对机器人的行动方式和具体功能对各部分结构进行重新设计、调整达到能够自主运动、模仿人体姿态等效果。

相关技术中，公布号为CN114347057A的专利提出了一种人形机器人，其包括：头颈部机构、肩臂机构、手腕机构、手部机构、手指机构、腰部机构、跨部机构、腿部机构、脚踝机构、脚板机构以及胸腔机构；其胸腔机构上侧转动连接所述头颈部机构，胸腔机构两侧转动连接所述肩臂机构一端，胸腔机构下侧转动连接所述腰部机构一侧，其腰部机构另一侧转动连接所述跨部机构；跨部机构两侧转动连接所述腿部机构一端，腿部机构另一端通过所述脚踝机构转动连接所述脚板机构，机器人肩臂机构另一端转动安装所述手部机构，手部机构上安装所述手指机构；手部机构内安装舵机组件，舵机组件传动连接所述手指机构。

上述器人整体结构设计过于单薄，整体重心不稳、无法保证在运动时机器人的稳定性，同时，上述机器人均因主板计算能力不足无法满足拥有者开源并为机器人增加各类其他功能的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种基于Jetson nano的智能双足人形机器人，能够改善目前机器人存在整体重心不稳、稳定性低以及内部主板计算能力不足的问题。

具体技术方案如下：

一种基于Jetson nano的智能双足人形机器人，包括头部机构、胸腔机构、手臂机构以及腿部机构，所述头部机构转动连接于所述胸腔机构上，所述手臂机构转动连接于所述胸腔机构两侧，所述腿部机构转动连接在所述胸腔机构下端，还包括Jetson nano主控板，所述Jetson nano主控板设于所述胸腔机构内，所述腿部机构包括胯部舵机、大腿部十字型键、大腿舵机、二字型膝盖键、膝盖舵机、腿部H型键、小腿舵机、小腿部十字型键、脚部舵机以及脚部键，所述胯部舵机固定在所述胸腔主干内，所述大腿部十字型键固定在所述胯部舵机上，所述大腿部十字键上固定有所述大腿舵机，所述大腿舵机上固定连接有所述二字型膝盖键，所述二字型膝盖键上固定连接有所述膝盖舵机，所述膝盖舵机的输出轴上固定连接有所述腿部H型键，所述腿部H型键上固定连接有所述小腿舵机，所述小腿舵机的输出轴上固定连接有所述小腿部十字型键，所述小腿部十字型键上固定连接有所述脚部舵机，所述脚部舵机上固定连接有所述脚部键。

可选的，所述胸腔机构包括胸腔主干、设于所述胸腔主干正面的胸腔前盖以及设于所述胸腔主干背面的胸腔后盖，所述Jetson nano主控板设于所述胸腔主干内，且所述胸腔前盖呈半遮挡流线型结构设置，所述胸腔后盖呈镂空式结构设置。

可选的，所述手臂机构包括左臂组件以及右臂组件，所述左臂组件包括左肩部舵机、左臂U型键、左大臂舵机、臂部十字型键、左小臂舵机、左手掌舵机、左手背键以及左手夹子键，所述左肩部舵机固定连接在所述胸腔主干内，所述左臂U型键的一端固定在所述左肩部舵机的输出轴上，所述左大臂舵机固定在所述左臂U型键的侧边孔位，所述臂部十字型键的一端固定在所述左大臂舵机上，且所述臂部十字型键的另一端与所述左小臂舵机的输出轴固定连接，所述左小臂舵机上还固定连接有左手背键，所述左手背键上固定连接有左手掌舵机，所述左手夹子键固定连接在所述左手掌舵机的输出轴上

可选的，所述右臂组件包括右肩部舵机、右臂U型键、右大臂舵机、右小臂舵机、臂部H型键、右手掌舵机、右手背键以及右手夹子键，所述右肩部舵机固定连接在所述胸腔主干内，所述右臂U型键的一端固定在所述右肩部舵机输出轴上，所述右大臂舵机固定在所述右臂U型键的侧边孔位，所述臂部H型键的一端固定在所述右大臂舵机上，且所述臂部H型键的另一端与所述右小臂舵机的输出轴固定连接，所述右小臂舵机上还固定连接有所述右手背键，所述右手背键上固定连接有所述右手掌舵机，所述右手夹子键固定连接在所述右手掌舵机的输出轴上。

可选的，所述胸腔机构上设置有IMX219相机。

可选的，所述胸腔机构上设置有九轴加速度传感器。

可选的，所述胸腔机构上设置有红外避障传感器，且所述腿部机构上设置有激光测距传感器。

可选的，所述头部机构上设置有灯珠。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、本装置采用Jetson nano作为机器人的主控板，相比于其他主控板，Jetsonnano拥有不俗的算力的同时拥有强大的GPU，并且成本较低；

2、设置的腿部机构使得机器人在整体用料大体相等的同时重心降低，更易到达平衡状态，在完成具体动作如前进、后退、侧移、转弯时更稳定，极大程度方便机器人后续各种功能的调试；

3、设置的臂部结构在保留了大臂和肩部的舵机自由度同时，通过对臂部H型键以及臂部十字型键的单侧旋转实现了小臂由左右移动变为前后移动，丰富了手臂移动的自由度，例如在拿取横放的杆子时，使用左手可以更方便地夹取，在拿竖放的杆子时，使用右手可以方便的夹取，实现多种物体的夹取；

4、设置的胸腔机构包括胸腔主干、胸腔前盖以及胸腔后盖，所需支撑材料更少，同时对主控板和舵机控制板的机器人组成部件的空间进行优化改进、使得机器人胸腔空间利用更全面，重心更稳定、整体重量减轻，延长了机器人使用寿命。

附图说明

图1为申请实施例中基于Jetson nano的智能双足人形机器人的整体结构示意图；

图2为申请实施例中基于Jetson nano的智能双足人形机器人中腿部机构的结构示意图；

图3为申请实施例中基于Jetson nano的智能双足人形机器人中腿部机构的正视以及侧视结构示意图；

图4为申请实施例中基于Jetson nano的智能双足人形机器人中胸部机构结构示意图；

图5为申请实施例中基于Jetson nano的智能双足人形机器人中左臂组件结构示意图；

图6为申请实施例中基于Jetson nano的智能双足人形机器人中右臂组件结构示意图；

图7为申请实施例中基于Jetson nano的智能双足人形机器人中IMX219相机、九轴加速度传感器以及红外避障传感器的位置结构示意图；

图8为申请实施例中基于Jetson nano的智能双足人形机器人中激光测距传感器的位置结构示意图。

附图中：1、头部机构；2、胸腔机构；21、胸腔主干；22、胸腔前盖；23、胸腔后盖；3、手臂机构；31、左臂组件；311、左肩部舵机；312、左臂U型键；313、左大臂舵机；314、臂部十字型键；315、左小臂舵机；316、左手掌舵机；317、左手背键；318、左手夹子键；32、右臂组件；321、右肩部舵机；322、右臂U型键；323、右大臂舵机；324、右小臂舵机；325、臂部H型键；326、右手掌舵机；327、右手背键；328、右手夹子键；4、腿部机构；41、胯部舵机；42、大腿部十字型键；43、大腿舵机；44、二字型膝盖键；45、膝盖舵机；46、腿部H型键；47、小腿舵机；48、小腿部十字型键；49、脚部舵机；50、脚部键；6、IMX219相机；7、九轴加速度传感器；8、红外避障传感器；9、激光测距传感器。

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作出创造性劳动的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

本实用新型中提供的基于Jetson nano的智能双足人形机器人，参照图1，包括头部机构1、胸腔机构2、手臂机构3以及腿部机构4，头部机构1转动连接于胸腔机构2上，手臂机构3转动连接于胸腔机构2两侧，腿部机构4转动连接在胸腔机构2下端，还包括Jetsonnano主控板，Jetson nano主控板设于胸腔机构内部，采用Jetson nano作为机器人的主控板，相比于其他主控板，Jetson nano主控板不仅拥有不俗的算力的同时拥有强大的GPU，而且成本较低，并且，参照图2和图3，腿部机构4包括胯部舵机41、大腿部十字型键42、大腿舵机43、二字型膝盖键44、膝盖舵机45、腿部H型键46、小腿舵机47、小腿部十字型键48、脚部舵机49以及脚部键50，胯部舵机41固定在胸腔主干21，大腿部十字型键42固定在胯部舵机41上，大腿部十字键上固定有大腿舵机43，大腿舵机43上固定连接有二字型膝盖键44，二字型膝盖键44上固定连接有膝盖舵机45，膝盖舵机45的输出轴上固定连接有H型键，H型键上固定连接有小腿舵机47，小腿舵机47的输出轴上固定连接有小腿部十字型键48，小腿部十字型键48上固定连接有脚部舵机49，脚部舵机49上固定连接有脚部键50。

其中，胯部舵机41可以控制大腿部的内外运动，大腿舵机43可以控制整条腿的前后运动，膝盖舵机45可以控制小腿及以下的运动，小腿舵机47可以控制脚掌的前后运动，脚部舵机49可以控制脚的内外翻，调整整体平衡，并且大腿舵机43以及膝盖舵机45通过二字型膝盖键44连接，可以使机器人的腿部向前移动的范围变大至可以向前摆动135°，并且凭借二字型膝盖键44的叠放优势，可以使机器人的重心更低，机器进行动作时更稳定。

在本实施例中，参照图4，胸腔机构2包括胸腔主干21、设于胸腔主干21正面的胸腔前盖22以及设于胸腔主干21背面的胸腔后盖23，Jetson nano主控板较其他控制板重量较重，将Jetson nano主控板平放于胸腔主干21内，可以减少出现机器人内部前侧或后侧重量过重致使机身整体重心不稳的情况，并且胸腔前盖22呈半遮挡流线型结构设置，可以极大减轻侧身重量使重量集中于中间部位的胸腔主干21内，提高整体的稳定性，整体设计比较美观，同时能够在机器人向前侧摔倒时给予最大的缓冲，胸腔后盖23呈镂空式结构设置，也可在减轻机器人自身侧身重量的同时，还可以提升对Jetson nano主控板的散热能力。

具体的，在本实施例中，手臂机构3包括左臂组件31以及右臂组件32，参照图5，左臂组件31包括左肩部舵机311、左臂U型键312、左大臂舵机313、臂部十字型键314、左小臂舵机315、左手掌舵机316、左手背键317以及左手夹子键318，左肩部舵机311固定连接在胸腔主干21内，左臂U型键312的一端固定在左肩部舵机311输出轴上，左大臂舵机313固定在左臂U型键312的侧边孔位，臂部十字型键314的一端固定在左大臂舵机313上，且臂部十字型键314的另一端与左小臂舵机315的输出轴固定连接，左小臂舵机315上还固定连接有左手背键317，左手背键317上固定连接有左手掌舵机316，左手夹子键318固定连接在左手掌舵机316的输出轴上。

参照图6，右臂组件32包括右肩部舵机321、右臂U型键322、右大臂舵机323、右小臂舵机324、臂部H型键325、右手掌舵机326、右手背键327以及右手夹子键328，右肩部舵机321固定连接在胸腔主干21内，右臂U型键322的一端固定在右肩部舵机321输出轴上，右大臂舵机323固定在右臂U型键322的侧边孔位，臂部H型键325的一端固定在右大臂舵机323上，且臂部H型键325的另一端与右小臂舵机324的输出轴固定连接，右小臂舵机324上还固定连接有右手背键327，右手背键327上固定连接有右手掌舵机326，右手夹子键328固定连接在右手掌舵机326的输出轴上。

其中，嵌在胸腔中部的左肩部舵机311以及右肩部舵机321可以控制手臂的前后旋转，左大臂舵机313以及右大臂舵机323可以控制手臂内外运动，左小臂舵机315以及右小臂舵机324可以控制手的内外运动，为了实现更多方向的灵活运动，左侧手臂设置的臂部十字型键314，右侧手臂设置的臂部十字型键314，可以在保留大臂以及肩部的舵机的自由度的同时，通过对连接键的单侧旋转实现了小臂由左右移动变为前后移动，丰富了右臂移动的自由度，例如在拿取横放或竖放的杆件时，可以使用左手或右手去实现物体的拿取。

此外，参照图7，胸腔机构2上设置有IMX219相机6，IMX219相机6具有800万像素高清摄像头，该相机体积小(25毫米×24毫米)，不占用空间，通过相机增加机器人的视觉识别功能，运用算法使得机器人能实现姿态识别、手势识别等功能，提高了机器人的智能性，可以帮助机器人在移动的过程中获取四周的位置信息(有无障碍物等)，并且能通过所拍摄检测的人体关节信息，利用空间向量法计算人体关节旋转角度，并与机器人舵机的数据建立对应关系，最终控制机器人的姿态。

胸腔机构2上设置有九轴加速度传感器7，九轴加速度传感器7可以解算出实时稳定的三轴姿态角度，从而帮助机器人在运动的过程中获取自身的姿态角度，并且能够根据回传的数据进行自身的姿态矫正。

参照图8，胸腔机构2上设置有红外避障传感器8，腿部机构4上设置有激光测距传感器9，红外避障传感器8与激光测距传感器9能够帮助机器人获取四周的位置信息(有无障碍物等)，并且能够根据回传的数据进行自主避障，使得双足人形机器人能够更好地应对各种复杂环境。

头部机构1上设置有灯珠，可以对不同的指令有不同的颜色及闪烁方式，提升与人的互动及反馈能力。

以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于Jetson nano的智能双足人形机器人，包括头部机构、胸腔机构、手臂机构以及腿部机构，所述头部机构转动连接于所述胸腔机构上，所述手臂机构转动连接于所述胸腔机构两侧，所述腿部机构转动连接在所述胸腔机构下端，其特征在于，还包括Jetsonnano主控板，所述Jetson nano主控板设于所述胸腔机构内部，所述腿部机构包括胯部舵机、大腿部十字型键、大腿舵机、二字型膝盖键、膝盖舵机、腿部H型键、小腿舵机、小腿部十字型键、脚部舵机以及脚部键，所述胯部舵机固定在所述胸腔机构内，所述大腿部十字型键固定在所述胯部舵机上，所述大腿部十字键上固定有所述大腿舵机，所述大腿舵机上固定连接有所述二字型膝盖键，所述二字型膝盖键上固定连接有所述膝盖舵机，所述膝盖舵机的输出轴上固定连接有所述腿部H型键，所述腿部H型键上固定连接有所述小腿舵机，所述小腿舵机的输出轴上固定连接有所述小腿部十字型键，所述小腿部十字型键上固定连接有所述脚部舵机，所述脚部舵机上固定连接有所述脚部键。

2.根据权利要求1所述的基于Jetson nano的智能双足人形机器人，其特征在于，所述胸腔机构包括胸腔主干、设于所述胸腔主干正面的胸腔前盖以及设于所述胸腔主干背面的胸腔后盖，所述Jetson nano主控板设于所述胸腔主干内，且所述胸腔前盖呈半遮挡流线型结构设置，所述胸腔后盖呈镂空式结构设置。

3.根据权利要求2所述的基于Jetson nano的智能双足人形机器人，其特征在于，所述手臂机构包括左臂组件以及右臂组件，所述左臂组件包括左肩部舵机、左臂U型键、左大臂舵机、臂部十字型键、左小臂舵机、左手掌舵机、左手背键以及左手夹子键，所述左肩部舵机固定连接在所述胸腔主干内，所述左臂U型键的一端固定在所述左肩部舵机的输出轴上，所述左大臂舵机固定在所述左臂U型键的侧边孔位，所述臂部十字型键的一端固定在所述左大臂舵机上，且所述臂部十字型键的另一端与所述左小臂舵机的输出轴固定连接，所述左小臂舵机上还固定连接有左手背键，所述左手背键上固定连接有左手掌舵机，所述左手夹子键固定连接在所述左手掌舵机的输出轴上。

4.根据权利要求3所述的基于Jetson nano的智能双足人形机器人，其特征在于，所述右臂组件包括右肩部舵机、右臂U型键、右大臂舵机、右小臂舵机、臂部H型键、右手掌舵机、右手背键以及右手夹子键，所述右肩部舵机固定连接在所述胸腔主干内，所述右臂U型键的一端固定在所述右肩部舵机输出轴上，所述右大臂舵机固定在所述右臂U型键的侧边孔位，所述臂部H型键的一端固定在所述右大臂舵机上，且所述臂部H型键的另一端与所述右小臂舵机的输出轴固定连接，所述右小臂舵机上还固定连接有所述右手背键，所述右手背键上固定连接有所述右手掌舵机，所述右手夹子键固定连接在所述右手掌舵机的输出轴上。

5.根据权利要求1所述的基于Jetson nano的智能双足人形机器人，其特征在于，所述胸腔机构上设置有IMX219相机。

6.根据权利要求1所述的基于Jetson nano的智能双足人形机器人，其特征在于，所述胸腔机构上设置有九轴加速度传感器。

7.根据权利要求1所述的基于Jetson nano的智能双足人形机器人，其特征在于，所述胸腔机构上设置有红外避障传感器，且所述腿部机构上设置有激光测距传感器。

8.根据权利要求1所述的基于Jetson nano的智能双足人形机器人，其特征在于，所述头部机构上设置有灯珠。