[發明專利]一種兩足步行仿生機器人

無效

• 申請號: 201010147716.6
• 申請日: 2010-04-09
• 公開（公告）號: CN101823516A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 朱金輝;閔華清;畢盛;黃蓮娣;鄭武揚;余凡;郭浩純
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;廣州市花都科達電器有限公司
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032;A63H11/18
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉

技術領域

本發明屬于機器人技術領域，特別涉及一種兩足步行仿生機器人。

背景技術

隨著科學技術的發展，機器人的種類越來越多，機器人也被越來越廣 泛用于大眾化娛樂教育。由于步行機器人相對于輪式機器人在外觀和動作 上接近于有生命力的動物，因此具有更強的趣味性和生動性，適合作為一 種兼具娛樂和教育的載體。根據足的數量和運動方式，常見的步行機器人 主要分為兩類：多足機器人和兩足機器人。多足機器人主要是模仿蜘蛛等 多足爬行動物的結構，這種機器人結構一般都需要大量的電機進行控制； 兩足機器人根據模仿的對象，又分為兩類：仿人機器人和兩足步行仿生機 器人。

仿人機器人一般用于模仿人類的腿腳足，至少需要設有6個以上的自 由度，以模仿人類的腿腳足。申請號為“200810036592.7”的中國發明專 利，公開了一種雙足機器人步行機構，包括臀部、大腿、小腿和足，共12 個自由度；申請號為“200810101063.0”的中國發明專利，公開了一種雙 足機器人的下肢機構，這種結構利用平行四連桿對邊平行的機構運動特 點，設計出具有10個自由度的雙足機器人下肢機構；申請號為 “200810219823.8”的中國發明專利，公開了一種模塊化的六自由度主動 關節型雙足步行機器人，該機器人主要由六個關節模塊和兩個圓環狀足組 成，每個關節模塊具有一個轉動自由度，由直流伺服電機驅動。以上三種 結構雖然都能夠實現機器人的平穩行走，具有較多自由度，但都需要大量 的電機進行控制運動，且控制復雜，成本高，不適合作為大面積推廣的大 眾化娛樂教育機器人。專利號為“US6146235”的美國專利，公開了一種 用于玩具娃娃步行運動的機構，這種結構只使用一個電機就可以實現機器 人步行，但其機械結構復雜，且無法轉彎，機器人活動不靈活，同樣不適 合作為大眾化娛樂教育機器人。

兩足步行仿生機器人主要是模擬恐龍、企鵝、鸚鵡等生物行走的機器 人。其特點是結構簡單，外觀和動作上比較小巧、美觀，用于大眾化娛樂 教育更具吸引力。如現有技術中的企鵝機器人，運動結構簡單，通過搖擺 調整機器人重心來抬起一足部，以便于另一足部邁步，從而實現步行，但 這種結構的機器人轉彎非常不方便甚至有的還不能實現轉彎功能，運動非 常不靈活，而且控制板采用低端單片機處理器，功能單一。專利號為 “US5158493”的美國專利公開一種用于玩具娃娃步行運動的機構，玩家 通過遙控器遙控其運動，功能單一；步行時兩足交替抬起，運動機械機構 復雜，足部的底盤安裝四個小輪子，通過一個電機帶動其中兩個小輪轉動， 從而實現機器人的轉彎，這種結構雖然能夠實現轉彎功能，但結構復雜， 且無法準確控制轉彎角度，轉彎不靈活。

語音交互是用于大眾化娛樂教育的機器人的重要功能之一，現有的結 構中，也有很多可以實現語音交互的機器人。如申請號為“93101084.5” 的中國發明專利公開了一種具有鸚鵡學舌功能的電子玩具，這種結構能像 鸚鵡那樣模仿和跟蹤重復聲音信號；申請號為“01207294.X”的中國實用 新型專利公開了一種鸚鵡玩具，可實現玩具與錄放音功能相結合。這些結 構都能實現語音交互的功能，但不能實現步行的功能，因此這種結構具有 較大的局限性，使用場合也受到很大的限制。

因此，現有技術中，對于用于大眾化娛樂教育的機器人存在著以下缺 陷：(1)對于多足機器人和仿人機器人，需要的自由度較多，且需要大量 的電機進行控制，具有控制復雜、制造成本高，不適用于大眾化娛樂教育； (2)對于有些仿人機器人，無法轉彎，機器人活動不靈活，同樣不適合 作為大眾化娛樂教育機器人；(3)對于現有的兩足步行仿生機器人，一般 都轉彎非常不方便甚至有的還不能實現轉彎功能，運動非常不靈活，而且 控制板采用低端單片機處理器，功能單一；(4)現有技術中，機器人雖然 能夠步行，但卻不能實現語音交互功能，或者是雖然能夠實現語音交互功 能，但卻不能步行，具有功能非常單一、娛樂性較弱、適用場合窄，不能 同時用于多種場合；(5)現有技術中，有些機器人雖然能夠轉彎，但是其 轉彎功能不夠靈活，且結構復雜，除了步行功能外，沒有其他功能，不適 用于娛樂教育。因此，對于用于大眾化娛樂教育的機器人，需要提供一種 既能靈活步行，又能實現原地靈活轉彎，且又能實現語音交互等多功能的 具有電機少、容易控制的機器人。

發明內容