[實(shí)用新型]一種具大角度俯身功能的輪式仿人機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201820201811.1
• 申請(qǐng)日: 2018-02-06
• 公開（公告）號(hào): CN207888629U
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸志國(guó);王世雄;王凱;蘇卓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J5/00
• 分類號(hào): B25J5/00;B25J9/08;B25J9/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本實(shí)用新型涉及仿人輪式機(jī)器人領(lǐng)域，具體為一種具大角度俯身功能的輪式仿人機(jī)器人。該機(jī)器人包括：全方位底盤系統(tǒng)、大俯角腰身系統(tǒng)、仿人輕量機(jī)械臂系統(tǒng)、胸部系統(tǒng)、頭部視覺語(yǔ)音系統(tǒng)，全方位底盤系統(tǒng)包括：減震系統(tǒng)及運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，大俯角腰身系統(tǒng)包括：動(dòng)力系統(tǒng)及滑塊連桿系統(tǒng)，仿人輕量機(jī)械臂系統(tǒng)包括：機(jī)器人運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)模塊及關(guān)節(jié)連接板，其中關(guān)節(jié)連接板根據(jù)人體肢體數(shù)據(jù)靈活定制，胸部系統(tǒng)包括胸部旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和機(jī)器人動(dòng)力控制系統(tǒng)，頭部視覺語(yǔ)音系統(tǒng)包括：雙目攝像頭、語(yǔ)音設(shè)備及兩自由度關(guān)節(jié)。本實(shí)用新型簡(jiǎn)化仿人機(jī)器人的結(jié)構(gòu)及重量，降低制造成本，實(shí)現(xiàn)根據(jù)人體肢體數(shù)據(jù)對(duì)機(jī)器人的定制，實(shí)現(xiàn)超55°大俯角彎腰動(dòng)作，提高仿人機(jī)器人的功能適用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及仿人輪式機(jī)器人領(lǐng)域，具體為一種具大角度俯身功能的輪式仿人機(jī)器人。

背景技術(shù)

現(xiàn)在的輪式仿人機(jī)器人基本結(jié)構(gòu)類似，由輪式底盤、機(jī)械臂、頭部、軀體幾大部分構(gòu)成，但是在腰部結(jié)構(gòu)存在較大的差異，如：連桿式、蝸輪蝸桿式等等。

例如：發(fā)明專利(公開號(hào)CN 106945071A)公開的腰部結(jié)構(gòu)，使用一個(gè)電機(jī)控制一個(gè)自由度的方式實(shí)現(xiàn)腰部?jī)A斜，動(dòng)力電機(jī)繁多，結(jié)構(gòu)及控制復(fù)雜。又如實(shí)用新型專利(公開號(hào)CN 206263988U)采用蝸輪蝸桿的方式，實(shí)現(xiàn)彎腰動(dòng)作，俯身角度為前傾20°、后仰40°，與機(jī)器人前傾角大于后仰角的動(dòng)作需求符合度較低。

且在現(xiàn)有腰部結(jié)構(gòu)中，腰部關(guān)節(jié)仍以獨(dú)立關(guān)節(jié)的形式存在，關(guān)節(jié)協(xié)同、重心平衡問題成為限制機(jī)器人大角度俯身動(dòng)作能力的重要因素，在機(jī)器人的動(dòng)作過(guò)程中，彎腰動(dòng)作的產(chǎn)生，必然伴隨機(jī)器人整體重心的變化。因此，需要除腰部關(guān)節(jié)外的其他關(guān)節(jié)一起協(xié)同動(dòng)作，如：髖部關(guān)節(jié)，膝部關(guān)節(jié)等，來(lái)保證整體重心不隨彎腰動(dòng)作產(chǎn)生較大偏移。而對(duì)多關(guān)節(jié)動(dòng)力進(jìn)行精準(zhǔn)控制，極大增加機(jī)器人的控制難度及復(fù)雜性。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種具大角度俯身功能的輪式仿人機(jī)器人，解決現(xiàn)有仿人機(jī)器人俯身角度較小，以及俯身動(dòng)作軀體平衡需要各個(gè)關(guān)節(jié)協(xié)同動(dòng)作的技術(shù)問題，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低控制復(fù)雜性及降低成本。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種具大角度俯身功能的輪式仿人機(jī)器人，包括頭部視覺語(yǔ)音系統(tǒng)、胸部系統(tǒng)、仿人輕量機(jī)械臂系統(tǒng)、大俯角腰身系統(tǒng)、全方位底盤系統(tǒng)自上而下的組合結(jié)構(gòu)；

所述頭部視覺語(yǔ)音系統(tǒng)包括：雙目攝像頭、語(yǔ)音設(shè)備及兩自由度關(guān)節(jié)；

所述胸部系統(tǒng)包括：胸部旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和機(jī)器人動(dòng)力控制系統(tǒng)；

所述仿人輕量機(jī)械臂系統(tǒng)包括：機(jī)器人運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)模塊及關(guān)節(jié)連接板；

所述大俯角腰身系統(tǒng)包括：動(dòng)力系統(tǒng)及滑塊連桿系統(tǒng)；

所述全方位底盤系統(tǒng)包括：減震系統(tǒng)及運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的前輪輪組和后輪輪組設(shè)置于全方位底盤系統(tǒng)的底部，形成輪式仿人機(jī)器人。

所述大俯角腰身系統(tǒng)的動(dòng)力系統(tǒng)，自由度數(shù)為1，并由直線電機(jī)提供動(dòng)力。

所述大俯角腰身系統(tǒng)的滑塊連桿系統(tǒng)，包括：背部聯(lián)板、腿部聯(lián)板、髖部關(guān)節(jié)、膝部關(guān)節(jié)、固定立板、動(dòng)力系統(tǒng)、滑道系統(tǒng)，背部聯(lián)板為連桿一，背部聯(lián)板的底部與髖部關(guān)節(jié)連接，保留旋轉(zhuǎn)自由度；背部聯(lián)板的上部留有聯(lián)接孔，與胸部旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)聯(lián)接，聯(lián)板中部與滑道系統(tǒng)聯(lián)接，保留旋轉(zhuǎn)自由度；腿部聯(lián)板為連桿二，腿部聯(lián)板的端部分別與髖部關(guān)節(jié)、膝部關(guān)節(jié)聯(lián)接，均保留旋轉(zhuǎn)自由度；滑道系統(tǒng)，滑道間板兩側(cè)分布滑道，頂端與腰部聯(lián)板聯(lián)接，保留旋轉(zhuǎn)自由度；固定立板，底端留有與底盤對(duì)接的安裝接口。

所述滑塊連桿系統(tǒng)中，滑道系統(tǒng)與腰部聯(lián)板及腿部聯(lián)板構(gòu)成三角形三邊，滑道系統(tǒng)在動(dòng)力系統(tǒng)作用下，長(zhǎng)度線性變化；髖部關(guān)節(jié)相對(duì)機(jī)器人往后下方移動(dòng)，機(jī)器人整體重心下移，腰部聯(lián)板顯示為重心下移，角度偏轉(zhuǎn)。

所述機(jī)器人運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)模塊，包括：肩部pitch動(dòng)力模塊、模塊化關(guān)節(jié)及行星減速器模塊。