一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的機器人，其包括設(shè)置軀殼以及與軀殼鉸接的肢體驅(qū)動裝置；所述肢體驅(qū)動裝置通過相應(yīng)的轉(zhuǎn)軸或相應(yīng)的平面軸承與軀殼轉(zhuǎn)動連接；所述肢體驅(qū)動裝置為左腿驅(qū)動裝置、右腿驅(qū)動裝置、左臂驅(qū)動裝置和/或右臂驅(qū)動裝置；本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計合理，提升機器人負重工作能力，適合大規(guī)模推廣。
【專利說明】
一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的機器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的機器人，具體涉及一種能夠承擔(dān)一定負重在道路上行走的人形機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]人形機器人廣泛采用的是自平衡技術(shù)來實現(xiàn)運動能力，用金屬部件構(gòu)建機器人的人形結(jié)構(gòu)，通過控制電機實現(xiàn)人體關(guān)節(jié)功能，在控制電機和在人形機器人身體內(nèi)部安裝速度、位置、加速度、角度等各類傳感器，通過傳感器信息分析來控制機器人的動作狀態(tài)，通過控制電機調(diào)整保持肢體平衡，避免摔倒的情況下實現(xiàn)行走、擺臂、下蹲、轉(zhuǎn)身等各種動作。然而其具有以下缺點:首先是機器人成本居高不下，要實現(xiàn)自平衡行走，保證機器人有一個穩(wěn)定的動作狀態(tài)，避免人形機器人在運動過程中摔倒，必須具備完善的傳感器感知系統(tǒng)，傳感器響應(yīng)時間、數(shù)據(jù)精度要求較高，要求機器人各部驅(qū)動電機具有較高的控制精度與響應(yīng)速度，同時自平衡機器人數(shù)據(jù)處理邏輯關(guān)系復(fù)雜，多項原因使得人形機器人成本高昂；目前人形機器人上肢前后擺臂、下肢左右轉(zhuǎn)動由對應(yīng)的電機驅(qū)動，電機驅(qū)動軸或軸動力輸出裝置與上、下肢直接連接，因電機軸直徑限制，不能承受軸的徑向剪切力，無法承擔(dān)負重;市場多數(shù)人形機器人僅用于簡單的語言和人類交流，能夠從事一定的舞蹈動作，但多數(shù)人形機器不具備負重工作的能力。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的機器人。
[0004]為解決上述問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:
[0005]—種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的機器人，包括設(shè)置軀殼以及與軀殼鉸接的肢體驅(qū)動裝置;所述肢體驅(qū)動裝置通過相應(yīng)的轉(zhuǎn)軸或相應(yīng)的平面軸承與軀殼轉(zhuǎn)動連接；
[0006]所述肢體驅(qū)動裝置為左腿驅(qū)動裝置、右腿驅(qū)動裝置、左臂驅(qū)動裝置和/或右臂驅(qū)動
目.ο
[0007]進一步，左腿驅(qū)動裝置包括髖骨上連接架、左腿轉(zhuǎn)軸以及左腿聯(lián)軸器;髖骨上連接架通過左腿轉(zhuǎn)軸與左腿聯(lián)軸器傳動連接，髖骨上連接架通過左腿轉(zhuǎn)軸與軀殼轉(zhuǎn)動連接。
[0008]進一步，左腿轉(zhuǎn)軸包括與軀殼固定連接的固定法蘭架、穿裝在固定法蘭架內(nèi)且自轉(zhuǎn)設(shè)置的轉(zhuǎn)動軸以及固定設(shè)置在轉(zhuǎn)動軸一端且與髖骨上連接架的旋轉(zhuǎn)連接法蘭，轉(zhuǎn)動軸另一端與左腿聯(lián)軸器傳動連接。
[0009]進一步，左腿轉(zhuǎn)軸還包括沿軸向設(shè)置在轉(zhuǎn)動軸內(nèi)的內(nèi)通孔，在內(nèi)通孔內(nèi)設(shè)置有傳動軸，傳動軸一端與左腿聯(lián)軸器傳動連接，傳動軸通過旋轉(zhuǎn)連接法蘭與髖骨上連接架傳動連接。
[0010]進一步，右腿驅(qū)動裝置與左腿驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)相同，左腿驅(qū)動裝置與右腿驅(qū)動裝置相對于軀殼中心線對稱設(shè)置。
[0011]進一步，還包括鉸接在左腿驅(qū)動裝置下端的左腳驅(qū)動裝置、鉸接在右腿驅(qū)動裝置下端的右腳驅(qū)動裝置以及電氣控制單元；
[0012]左腳驅(qū)動裝置包括設(shè)置在鐵板上方且與左腿驅(qū)動裝置鉸接的左腳架以及設(shè)置在左腳架上的左腳電磁鐵，左腳電磁鐵與鐵板的上表面相對應(yīng)；
[0013]右腳驅(qū)動裝置包括設(shè)置在鐵板上方且與右腿驅(qū)動裝置鉸接的右腳架以及設(shè)置在右腳架上的右腳電磁鐵，右腳電磁鐵與鐵板的上表面相對應(yīng)；
[0014]左腿驅(qū)動裝置包括模仿人體腿部關(guān)節(jié)的控制電機以及與控制電機連接的模仿人體的腿骨連機架；
[0015]電氣控制單元包括設(shè)置在軀殼內(nèi)的電機控制器與邏輯控制主板、用于檢查左腳電磁鐵與鐵板的上表面接觸的左檢測模塊以及用于檢查右腳電磁鐵與鐵板的上表面接觸的右檢測模塊，左檢測模塊與右檢測模塊分別將各自采集的電信號傳遞給邏輯控制主板，邏輯控制主板通過電機控制器控制相應(yīng)的控制電機主軸轉(zhuǎn)動，邏輯控制主板分別控制左腳電磁鐵的線圈和/或右腳電磁鐵的線圈通斷電。
[0016]進一步，所述左檢測模塊包括設(shè)置在左腳電磁鐵一側(cè)的左前趾尖接觸元件與設(shè)置在左腳電磁鐵另一側(cè)的左后腳跟接觸元件或設(shè)置在左腳電磁鐵一側(cè)的左前趾尖接觸元件與用于檢查左腳電磁鐵水平的左水平儀元件；
[0017]所述右檢測模塊包括設(shè)置在右腳電磁鐵一側(cè)的右前趾尖接觸元件與設(shè)置在右腳電磁鐵另一側(cè)的右后腳跟接觸元件或設(shè)置在右腳電磁鐵一側(cè)的右前趾尖接觸元件與用于檢查右腳電磁鐵水平的右水平儀元件。
[0018]進一步，左腿驅(qū)動裝置還包括帶動左腳電磁鐵前后擺動的左跖趾關(guān)節(jié)電機、左腳連接架、帶動左腳連接架擺動的左腳踝關(guān)節(jié)電機、左小腿連接架、帶動左小腿連接架前后擺動的左膝關(guān)節(jié)前后擺動電機、左大腿連接架、帶動左大腿連接架前后擺動的左髖關(guān)節(jié)擺動電機以及固定設(shè)置在軀殼左下端的左髖關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動電機；
[0019]左腳架與左跖趾關(guān)節(jié)電機的電機軸鉸接，左跖趾關(guān)節(jié)電機的殼體與左腳連接架固定連接，左腳連接架與左腳踝關(guān)節(jié)電機的殼體固定連接，左腳踝關(guān)節(jié)電機的電機軸與左小腿連接架鉸接，左小腿連接架與左膝關(guān)節(jié)前后擺動電機的殼體固定連接，左膝關(guān)節(jié)前后擺動電機的電機軸與左大腿連接架鉸接，左大腿連接架與左髖關(guān)節(jié)擺動電機的殼體固定連接，左髖關(guān)節(jié)擺動電機的電機軸與髖骨上連接架鉸接，左腿聯(lián)軸器與左髖關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動電機連接。
[0020]進一步，左臂驅(qū)動裝置包括左肩胛骨連接架、左肩轉(zhuǎn)軸以及左臂聯(lián)軸器，
[0021]左肩胛骨連接架通過左肩轉(zhuǎn)軸與左臂聯(lián)軸器傳動連接;左肩轉(zhuǎn)軸與左腿轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)相同，左肩胛骨連接架通過左肩轉(zhuǎn)軸與左軀殼轉(zhuǎn)動連接；
[0022]右臂驅(qū)動裝置與左臂驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)相同，右臂驅(qū)動裝置與左臂驅(qū)動裝置相對于軀殼中心線對稱設(shè)置。
[0023]進一步，左臂驅(qū)動裝置包括左手指關(guān)節(jié)電機、左手掌連接架、左腕關(guān)節(jié)電機、左小臂連接架、左肘關(guān)節(jié)電機、左大臂連接架以及左肩關(guān)節(jié)擺動電機以及固定設(shè)置在軀殼上的左臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動電機，
[0024]左手指關(guān)節(jié)電機的電機軸與左手掌連接架鉸接，左手掌連接架與左腕關(guān)節(jié)電機的殼體固定連接，左腕關(guān)節(jié)電機的電機軸與左小臂連接架鉸接，左小臂連接架與左肘關(guān)節(jié)電機的殼體固定連接，左肘關(guān)節(jié)電機的電機軸與左大臂連接架鉸接，左大臂連接架與左肩關(guān)節(jié)擺動電機的殼體固定連接，左肩關(guān)節(jié)擺動電機的電機軸與左肩胛骨連接架鉸接，左臂聯(lián)軸器與左臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動電機連接。
[0025]進一步，所述電氣控制單元還包括設(shè)置在軀殼上的人機交互界面、無線通訊模塊以及動力電源;動力電源用于提供電源，邏輯控制主板將信號傳送到人機交互界面，無線通訊模塊將電信號傳遞給邏輯控制主板，邏輯控制主板通過電機控制器控制左跖趾關(guān)節(jié)電機、左腳踩關(guān)節(jié)電機、左膝關(guān)節(jié)左右擺動電機、左膝轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)電機、左膝關(guān)節(jié)如后擺動電機、左髖關(guān)節(jié)擺動電機、左髖關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動電機、左手指關(guān)節(jié)電機、左腕關(guān)節(jié)電機、左肘關(guān)節(jié)電機、左肩關(guān)節(jié)擺動電機、左臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動電機、右臂驅(qū)動裝置相應(yīng)的控制電機和/或右腳驅(qū)動裝置相應(yīng)的控制電機的轉(zhuǎn)動。
[0026]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:
[0027]本發(fā)明通過以改變保持吸力的仿生下肢髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、跖趾關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)位置角度為出發(fā)，由邏輯控制主板發(fā)出指令，相應(yīng)的控制電機以I個及以上動作角度進行細微調(diào)節(jié)，使得軀干殼體做出向上、下、前傾、后傾、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等輕微動作、帶動處于新的目標位置斷電情況下的電磁鐵做出姿態(tài)調(diào)整，直至斷電情況下的電磁鐵與行走路面之間達到預(yù)設(shè)距離并保證通電后能夠形成面接觸。
[0028]在本發(fā)明中，調(diào)整非吸力保持的仿生下肢髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、跖趾關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)位置角度為出發(fā)，由邏輯控制主板發(fā)出指令，相應(yīng)的控制電機以I個及以上動作角度進行細微調(diào)節(jié)，做出仿生的抬腳尖、壓腳尖、抬腳、落腳等動作，直至斷電情況下的電磁鐵與行走路面之間達到預(yù)設(shè)距離并保證通電后能夠形成面接觸。
[0029]在本發(fā)明中，保持吸力的仿生下肢與非吸力保持的仿生下肢各關(guān)節(jié)可同時調(diào)整，由邏輯控制主板發(fā)出指令，相應(yīng)的控制電機以I個及以上動作角度進行細微調(diào)節(jié)，直至斷電情況下的電磁鐵與行走路面之間達到預(yù)設(shè)距離并保證通電后能夠形成面接觸。
[0030]可擴展為增加人形機器人自由度的控制電機，能夠提供運動特征傳感器或位置特征傳感器安裝位置，使得非通電磁鐵及安裝成一體的接觸元件向前或后移動時不與行走路面產(chǎn)生碰撞，
[0031]通過各個控制電機使得非通電磁鐵及安裝成一體的接觸元件向前或后移動，仿生為單腿邁步動作，
[0032]左膝關(guān)節(jié)左右擺動電機、左膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動連接架以及左膝轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)電機，增加了左腿的自由度，調(diào)整人形機器在行走過程中重心，防止摔倒，設(shè)計更加合理。
[0033 ]電機控制器可以向各個控制電機發(fā)出電機軸旋轉(zhuǎn)方向和角度或時間或速度指令。
[0034]上述控制電機轉(zhuǎn)速和電機軸旋轉(zhuǎn)角度和停止位置能夠定量控制，控制指令為電脈沖信號或電信號。組裝前，應(yīng)該首先確定控制電機所在安裝位置轉(zhuǎn)向，在各個轉(zhuǎn)向上的的最大與最小轉(zhuǎn)動角度，同時比較在哪個方向上機械關(guān)節(jié)運動空間角度最小，在上述角度中以最小為基準，確定控制電機輸出軸的初始位置角度。安裝過程中，將控制電機聯(lián)接在電機控制器上，將控制電機輸出軸旋轉(zhuǎn)到之前確定的初始角度，斷開聯(lián)接，手動扭轉(zhuǎn)人形機器人關(guān)節(jié)，使機械部件之間的夾角與控制電機輸出軸初始角度對應(yīng)，然后進行組裝。通過上述操作，能夠有效避免控制電機堵轉(zhuǎn)，進一步消除堵轉(zhuǎn)后控制電機的燒毀。無特殊情況控制電機可選擇為舵機。
[0035]其中本發(fā)明的各個接觸元件向邏輯控制主板發(fā)送對應(yīng)電磁鐵與人形機器人行走的路面之間靠近時產(chǎn)生的開關(guān)量或壓力信號或磁感應(yīng)信號，要求處于觸發(fā)狀態(tài)接觸元件不能阻礙電磁鐵與行走道路間的距離接觸，在非潮濕環(huán)境下可選擇微動開關(guān)。
[0036]其中本發(fā)明的各個連接架可選擇鋁、工程塑料等材質(zhì)，連接架與控制電機軸之間可加裝軸承或杯式軸承減少摩擦阻力，對于易造成控制電機堵轉(zhuǎn)的部位可以加裝彈性墊片。
[0037]其中本發(fā)明的邏輯控制主板被配制向電機控制器發(fā)送動作指令，電機控制器能夠獨立進行控制電機操作，控制電機間不相互干擾，通過安裝在左下肢、右下肢、左上肢、右上肢、軀干、頭部六部分的控制電機實現(xiàn)人形機器人的協(xié)同動作，邏輯控制主板以不同動作階段向電機控制器分別發(fā)送動作指令，分步達到人形機器人行走目的。
[0038]其中本發(fā)明的無線通訊模塊可為藍牙、W1-F1、無線數(shù)據(jù)通信、GSM/GPRS模塊等，無線通訊模塊與邏輯控制主板連接，人形機器人操作員根據(jù)需要通過無線或有線向邏輯主板發(fā)送預(yù)先設(shè)定的指令代碼，實現(xiàn)人形機器人遠方操控。其中本發(fā)明的動力電源提供來自外部功率源或電池或蓄能器的能量。
【附圖說明】
[0039]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖2是本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]圖3是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]圖4是本發(fā)明改進的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043]圖5是本發(fā)明改進的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]圖6是本發(fā)明左肩轉(zhuǎn)軸的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]圖7是本發(fā)明左肩轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0046]圖8是本發(fā)明左小腿連接架的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047]圖9是本發(fā)明左肩胛骨連接架的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0048]圖10是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)框圖。
[0049]其中:1、左腳驅(qū)動裝置;2、左腿驅(qū)動裝置;3、左臂驅(qū)動裝置;4、右腳驅(qū)動裝置;5、右腿驅(qū)動裝置;6、右臂驅(qū)動裝置;7、軀殼;8、頭部驅(qū)動裝置;9、左前趾尖接觸元件；10、左后腳跟接觸兀件；11、左腳電磁鐵；12、左腳架；13、左妬止關(guān)節(jié)電機；14、左腳連接架；15、左腳踩關(guān)節(jié)電機；16、左小腿連接架；17、左膝關(guān)節(jié)如后擺動電機；18、左大腿連接架；19、左髓關(guān)節(jié)擺動電機;21、髖骨上連接架；22、左腿轉(zhuǎn)軸；23、左腿聯(lián)軸器;24、左髖關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動電機;25、左手指關(guān)節(jié)電機;26、左手掌連接架;27、左腕關(guān)節(jié)電機;28、左小臂連接架;29、左財關(guān)節(jié)電機；30、左大臂連接架;31、左肩關(guān)節(jié)擺動電機;32、左肩胛骨連接架;33、左肩轉(zhuǎn)軸;34、左臂聯(lián)軸器;35、左臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動電機;36、頭部轉(zhuǎn)動電機;37、電機控制器;38、人機交互界面;39、無線通訊模塊;40、動力電源;41、邏輯控制主板;42、傳感器控制模塊;43、左膝蓋側(cè)擺連接架；44、左膝關(guān)節(jié)左右擺動電機;45、左膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動連接架;46、左膝轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)電機;47、轉(zhuǎn)動軸；48、旋轉(zhuǎn)連接法蘭;49、固定法蘭架;50、內(nèi)通孔;51、傳動軸;52、固定電機架;53、中間架;54、鉸接電機架；55、帶鍵槽通孔;56、右前趾尖接觸元件；57、右后腳跟接觸元件；58、右腳電磁鐵。
【具體實施方式】
[0050]如圖1-10所示，本發(fā)明包括設(shè)置軀殼7以及與軀殼7鉸接的肢體驅(qū)動裝置;肢體驅(qū)動裝置通過相應(yīng)的轉(zhuǎn)軸或相應(yīng)的平面軸承與軀殼7轉(zhuǎn)動連接;肢體驅(qū)動裝置為左腿驅(qū)動裝置2、右腿驅(qū)動裝置5、左臂驅(qū)動裝置3和/或右臂驅(qū)動裝置6。
[0051 ] 進一步，左腿驅(qū)動裝置2包括髖骨上連接架21、左腿轉(zhuǎn)軸22以及左腿聯(lián)軸器23 ；左腿驅(qū)動裝置2包括髖骨上連接架21、左腿轉(zhuǎn)軸22以及左腿聯(lián)軸器23;髖骨上連接架21通過左腿轉(zhuǎn)軸22與左腿聯(lián)軸器23傳動連接，髖骨上連接架21通過左腿轉(zhuǎn)軸22與軀殼7轉(zhuǎn)動連接。
[0052]進一步，左腿轉(zhuǎn)軸22包括與軀殼7固定連接的固定法蘭架49、穿裝在固定法蘭架49內(nèi)且自轉(zhuǎn)設(shè)置的轉(zhuǎn)動軸47以及固定設(shè)置在轉(zhuǎn)動軸47—端且與髖骨上連接架21的旋轉(zhuǎn)連接法蘭48，轉(zhuǎn)動軸47另一端與左腿聯(lián)軸器23傳動連接。
[0053]進一步，左腿轉(zhuǎn)軸22還包括沿軸向設(shè)置在轉(zhuǎn)動軸47內(nèi)的內(nèi)通孔50，在內(nèi)通孔50內(nèi)設(shè)置有傳動軸51，傳動軸51—端與左腿聯(lián)軸器23傳動連接，傳動軸51通過旋轉(zhuǎn)連接法蘭48與髖骨上連接架21傳動連接。
[0054]即軀殼7與任何肢體驅(qū)動裝置通過相應(yīng)的轉(zhuǎn)軸或相應(yīng)的平面軸承轉(zhuǎn)動連接，都是本發(fā)明的保護范圍。
[0055]在左腿轉(zhuǎn)軸22中，固定法蘭架49與轉(zhuǎn)動軸47之間可以設(shè)置有軸承或滾珠，從而減少轉(zhuǎn)動阻力。通過轉(zhuǎn)軸或相應(yīng)的平面軸承將相應(yīng)任何肢體驅(qū)動裝置所承受的作用力傳遞到軀殼7上，從而減輕或避免肢體驅(qū)動裝置對帶動其動作的控制電機的電機軸的作用力，即彎矩或剪切力，克服了僅能通過提升控制電機軸的直徑來抵消彎矩或剪切力的弊端；消除了電機軸直徑增加，相應(yīng)的控制電機功率提升，必須額外增加電源容量，電源成本大幅度提升的影響，同時降低能耗，節(jié)約能源;增加的轉(zhuǎn)軸重量占用機器人整體重量百分比例在個位數(shù)以內(nèi)，但是通過轉(zhuǎn)軸的應(yīng)用，機器人自重與承擔(dān)負重的比提升百分比例在十位數(shù)以上，在同樣的條件下可以大幅提升其負重效率;特別是四肢力量匯集于軀殼，直接通過傳感器采集軀殼狀態(tài)信息，能夠快速抓住機器人動作異常數(shù)據(jù)，快速做出機器人姿態(tài)調(diào)整決策，提升控制響應(yīng)速度，提升機器人運動的穩(wěn)定性。
[0056]具體的說，本發(fā)明包括設(shè)置在鐵板上方的軀殼7、分別鉸接在軀殼7下端兩側(cè)的左腿驅(qū)動裝置2與右腿驅(qū)動裝置5、鉸接在左腿驅(qū)動裝置2下端的左腳驅(qū)動裝置1、鉸接在右腿驅(qū)動裝置5下端的右腳驅(qū)動裝置4以及電氣控制單元，左腿驅(qū)動裝置2與右腿驅(qū)動裝置5的結(jié)構(gòu)相同，左腿驅(qū)動裝置2與右腿驅(qū)動裝置5相對于軀殼7中心線對稱設(shè)置，右腳驅(qū)動裝置4與左腳驅(qū)動裝置I的結(jié)構(gòu)相同，右腳驅(qū)動裝置4與左腳驅(qū)動裝置I相對于軀殼7中心線對稱設(shè)置；
[0057]左腳驅(qū)動裝置I包括設(shè)置在鐵板上方且與左腿驅(qū)動裝置2鉸接的左腳架12以及設(shè)置在左腳架12上的左腳電磁鐵11，左腳電磁鐵11與鐵板的上表面相對應(yīng)；
[0058]右腳驅(qū)動裝置4包括設(shè)置在鐵板上方且與右腿驅(qū)動裝置5鉸接的右腳架以及設(shè)置在右腳架上的右腳電磁鐵58，右腳電磁鐵58與鐵板的上表面相對應(yīng)；
[0059]作為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)變形，左腳架12與左腳電磁鐵11可以是一體的，右腳架與右腳電磁鐵58可以是一體的；
[0060]左腿驅(qū)動裝置2包括至少兩個模仿人體腿部關(guān)節(jié)的控制電機以及設(shè)置在控制電機之間模仿人體的腿骨連機架；
[0061]電氣控制單元包括設(shè)置在軀殼7內(nèi)的電機控制器37與邏輯控制主板41、用于檢查左腳電磁鐵11與鐵板的上表面接觸的左檢測模塊以及用于檢查右腳電磁鐵58與鐵板的上表面接觸的右檢測模塊，左檢測模塊與右檢測模塊分別將各自采集的電信號傳遞給邏輯控制主板41，邏輯控制主板41通過電機控制器37控制相應(yīng)的控制電機主軸轉(zhuǎn)動，邏輯控制主板41分別控制左腳電磁鐵11的線圈和/或右腳電磁鐵58的線圈通斷電。
[0062]進一步，左檢測模塊包括設(shè)置在左腳電磁鐵11一側(cè)的左前趾尖接觸元件9與設(shè)置在左腳電磁鐵11另一側(cè)的左后腳跟接觸元件1或設(shè)置在左腳電磁鐵11 一側(cè)的左前趾尖接觸元件9與用于檢查左腳電磁鐵11水平的左水平儀元件；
[0063]右檢測模塊包括設(shè)置在右腳電磁鐵58—側(cè)的右前趾尖接觸元件56與設(shè)置在右腳電磁鐵58另一側(cè)的右后腳跟接觸元件57或設(shè)置在右腳電磁鐵58—側(cè)的右前趾尖接觸元件56與用于檢查右腳電磁鐵58水平的右水平儀元件。
[0064]進一步，還包括鉸接在軀殼7上端一側(cè)的左臂驅(qū)動裝置3、鉸接設(shè)置在軀殼7上端另一側(cè)的右臂驅(qū)動裝置6和/或鉸接設(shè)置在軀殼7上端的頭部驅(qū)動裝置8。
[0065]進一步，左腿驅(qū)動裝置2包括帶動左腳電磁鐵11前后擺動的左跖趾關(guān)節(jié)電機13、左腳連接架14、帶動左腳連接架14擺動的左腳踝關(guān)節(jié)電機15、左小腿連接架16、帶動左小腿連接架16前后擺動的左膝關(guān)節(jié)前后擺動電機17、左大腿連接架18、帶動左大腿連接架18前后擺動的左髖關(guān)節(jié)擺動電機19、髖骨上連接架21、左腿轉(zhuǎn)軸22、左腿聯(lián)軸器23以及固定設(shè)置在軀殼7左下端的左髖關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動電機24;
[0066]左腳架12與左跖趾關(guān)節(jié)電機13的電機軸鉸接，左跖趾關(guān)節(jié)電機13的殼體與左腳連接架14固定連接，左腳連接架14與左腳踝關(guān)節(jié)電機15的殼體固定連接，左腳踝關(guān)節(jié)電機15的電機軸與左小腿連接架16鉸接，左小腿連接架16與左膝關(guān)節(jié)前后擺動電機17的殼體固定連接，左膝關(guān)節(jié)前后擺動電機17的電機軸與左大腿連接架18鉸接，左大腿連接架18與左髖關(guān)節(jié)擺動電機19的殼體固定連接，左髖關(guān)節(jié)擺動電機19的電機軸與髖骨上連接架21鉸接，髖骨上連接架21通過左腿轉(zhuǎn)軸22與左腿聯(lián)軸器23傳動連接，左腿聯(lián)軸器23與左髖關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動電機24連接。
[0067]進一步，左腿驅(qū)動裝置2包括帶動左腳電磁鐵11前后擺動的左跖趾關(guān)節(jié)電機13、左腳連接架14、帶動左腳連接架14擺動的左腳踝關(guān)節(jié)電機15、左小腿連接架16、左膝蓋側(cè)擺連接架43、帶動左膝蓋側(cè)擺連接架43左右擺動的左膝關(guān)節(jié)左右擺動電機44、左膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動連接架45、左膝轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)電機46、帶動左膝蓋側(cè)擺連接架43前后擺動的左膝關(guān)節(jié)前后擺動電機17、左大腿連接架18、帶動左大腿連接架18前后擺動的左髖關(guān)節(jié)擺動電機19、髖骨上連接架21、左腿轉(zhuǎn)軸22、左腿聯(lián)軸器23以及固定設(shè)置在軀殼7左下端的左髖關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動電機24;
[0068]左腳架12與左跖趾關(guān)節(jié)電機13的電機軸鉸接，左跖趾關(guān)節(jié)電機13的殼體與左腳連接架14固定連接，左腳連接架14與左腳踝關(guān)節(jié)電機15的殼體固定連接，左腳踝關(guān)節(jié)電機15的電機軸與左小腿連接架16鉸接，左小腿連接架16與左膝轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)電機46的殼體固定連接，左膝轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)電機46的電機軸與左膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動連接架45轉(zhuǎn)動連接，左膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動連接架45與左膝關(guān)節(jié)前后擺動電機17的殼體固定連接，左膝關(guān)節(jié)前后擺動電機17的電機軸與左大腿連接架18鉸接，左大腿連接架18與左膝關(guān)節(jié)左右擺動電機44殼體固定連接，左膝關(guān)節(jié)左右擺動電機44的電機軸與左膝蓋側(cè)擺連接架43鉸接，左膝蓋側(cè)擺連接架43與左髖關(guān)節(jié)擺動電機19的殼體固定連接，左髖關(guān)節(jié)擺動電機19的電機軸與髖骨上連接架21鉸接，髖骨上連接架21通過左腿轉(zhuǎn)軸22與左腿聯(lián)軸器23傳動連接，左腿聯(lián)軸器23與左髖關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動電機24連接。
[0069]進一步，左臂驅(qū)動裝置3包括左手指關(guān)節(jié)電機25、左手掌連接架26、左腕關(guān)節(jié)電機27、左小臂連接架28、左肘關(guān)節(jié)電機29、左大臂連接架30、左肩關(guān)節(jié)擺動電機31、左肩胛骨連接架32、左肩轉(zhuǎn)軸33、左臂聯(lián)軸器34以及固定設(shè)置在軀殼7上的左臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動電機35，左肩轉(zhuǎn)軸33與左腿轉(zhuǎn)軸22的結(jié)構(gòu)相同，左肩胛骨連接架32通過左肩轉(zhuǎn)軸33與左軀殼7轉(zhuǎn)動連接；
[0070]左手指關(guān)節(jié)電機25的電機軸與左手掌連接架26鉸接，左手掌連接架26與左腕關(guān)節(jié)電機27的殼體固定連接，左腕關(guān)節(jié)電機27的電機軸與左小臂連接架28鉸接，左小臂連接架28與左肘關(guān)節(jié)電機29的殼體固定連接，左肘關(guān)節(jié)電機29的電機軸與左大臂連接架30鉸接，左大臂連接架30與左肩關(guān)節(jié)擺動電機31的殼體固定連接，左肩關(guān)節(jié)擺動電機31的電機軸與左肩胛骨連接架32鉸接，左肩胛骨連接架32通過左肩轉(zhuǎn)軸33與左臂聯(lián)軸器34傳動連接，左臂聯(lián)軸器34與左臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動電機35連接；
[0071]右臂驅(qū)動裝置6與左臂驅(qū)動裝置3的結(jié)構(gòu)相同，右臂驅(qū)動裝置6與左臂驅(qū)動裝置3相對于軀殼7中心線對稱設(shè)置。
[0072]進一步，上端頭部驅(qū)動裝置8包括殼體固定設(shè)置在軀殼7上的頭部轉(zhuǎn)動電機36。
[0073]進一步，電氣控制單元還包括設(shè)置在軀殼7上的人機交互界面38、無線通訊模塊39以及動力電源40;動力電源40用于提供電源，邏輯控制主板41將信號傳送到人機交互界面38，無線通訊模塊39將電信號傳遞給邏輯控制主板41，邏輯控制主板41通過電機控制器37控制左妬I?止關(guān)節(jié)電機13、左腳踩關(guān)節(jié)電機15、左膝關(guān)節(jié)左右擺動電機44、左膝轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)電機46、左膝關(guān)節(jié)如后擺動電機17、左髓關(guān)節(jié)擺動電機19、左髓關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動電機24、左手指關(guān)節(jié)電機25、左腕關(guān)節(jié)電機27、左肘關(guān)節(jié)電機29、左肩關(guān)節(jié)擺動電機31、左臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動電機35、頭部轉(zhuǎn)動電機36、右臂驅(qū)動裝置6相應(yīng)的控制電機和/或右腳驅(qū)動裝置4相應(yīng)的控制電機的轉(zhuǎn)動。
[0074]進一步，電氣控制單元還包括傳感器控制模塊42，傳感器控制模塊42為陀螺儀和/或角度檢測傳感器和/或傾斜角度檢測傳感器和/或多軸重力加速度傳感器和/或顏色檢測傳感器和/或紅外線傳感器，傳感器控制模塊42與邏輯控制主板41電連接。
[0075]進一步，傳感器控制模塊42設(shè)置在左腳驅(qū)動裝置1、左腿驅(qū)動裝置2、左臂驅(qū)動裝置
3、右腳驅(qū)動裝置4、右腿驅(qū)動裝置5、右臂驅(qū)動裝置6、軀殼7和/或頭部驅(qū)動裝置8上。
[0076]進一步，左小腿連接架16、左大腿連接架18、左手掌連接架26、左小臂連接架28以及左大臂連接架30的結(jié)構(gòu)相同，左手掌連接架26包括鉸接電機架54、與鉸接電機架54連接的中間架53以及設(shè)置在中間架53另一端的固定電機架52，在鉸接電機架54上設(shè)置有帶鍵槽通孔55，
[0077]左手指關(guān)節(jié)電機25的電機軸設(shè)置在帶鍵槽通孔55內(nèi)并通過鍵連接，固定電機架52與左腕關(guān)節(jié)電機27的殼體固定連接。當(dāng)然，各部連接架可以采用常見的連接筋板等結(jié)構(gòu)。
[0078]邏輯控制主板15為AVR、STM32或Atmel微處理器為核心的集成電路板，可選用樹莓派、arduino、AVR等集成系統(tǒng)環(huán)境。
[0079]如圖1-10所示，一種控制機器人在鐵板上行走的方法，其使用上述的機器人;其包括預(yù)備階段以及在預(yù)備階段之后的第一行走階段；
[0080]預(yù)備階段包括如下步驟:[0081 ]步驟a:執(zhí)行機器人立正，左前趾尖接觸元件9、左后腳跟接觸元件10、右前趾尖接觸元件56以及右后腳跟接觸元件57分別與鐵板相接觸，邏輯控制主板41控制左腳電磁鐵11和/或右腳電磁鐵58通電后與鐵板相接觸；
[0082]步驟b:在執(zhí)行完步驟a后，執(zhí)行機器人起步;邏輯控制主板41控制左腳電磁鐵11斷電且右腳電磁鐵58通電，邏輯控制主板41通過電機控制器37分別控制左髖關(guān)節(jié)擺動電機19前擺、左腳踝關(guān)節(jié)電機15上擺以及左膝關(guān)節(jié)前后擺動電機17后擺，邏輯控制主板41通過電機控制器37分別控制左前趾尖接觸元件9、左后腳跟接觸元件10以及左腳電磁鐵11向上抬起離開鐵板；
[0083]第一行走階段包括如下步驟:
[0084]步驟c:在執(zhí)行步驟b同時或在執(zhí)行完步驟b后，執(zhí)行機器人水平邁步;邏輯控制主板41通過電機控制器37分別控制左髖關(guān)節(jié)擺動電機19前擺，左膝關(guān)節(jié)前后擺動電機17復(fù)位伸直、左腳踝關(guān)節(jié)電機15擺動以及左跖趾關(guān)節(jié)電機13擺動，
[0085]同時，以右腳電磁鐵58的電磁吸力為支點，右腿驅(qū)動裝置5的右腳踝關(guān)節(jié)電機與右跖趾關(guān)節(jié)電機帶動軀殼7向前位移轉(zhuǎn)動，右腿驅(qū)動裝置5的右髖關(guān)節(jié)擺動電機做出與右腳踝關(guān)節(jié)電機、右跖趾關(guān)節(jié)電機軸轉(zhuǎn)動方向相反動作，保持軀殼7豎直狀態(tài)；
[0086]步驟d:在執(zhí)行完步驟c后，執(zhí)行機器人前腳水平觸地動作;邏輯控制主板41以單位脈沖通過電機控制器37控制左髖關(guān)節(jié)擺動電機19、左腳踝關(guān)節(jié)電機15、左跖趾關(guān)節(jié)電機13、右腿驅(qū)動裝置5的右髖關(guān)節(jié)擺動電機、右腳踝關(guān)節(jié)電機和/或右跖趾關(guān)節(jié)電機做出驅(qū)動左腳電磁鐵11與鐵板形成面接觸的調(diào)整動作，直到左前趾尖接觸元件9與左后腳跟接觸元件10與鐵板上表面相接觸，左前趾尖接觸元件9與左后腳跟接觸元件10反饋電信號給邏輯控制主板41，邏輯控制主板41通過電機控制器37控制調(diào)整動作停止，左腳電磁鐵11到達相對于鐵板上表面的預(yù)制高度；
[0087]步驟e:在執(zhí)行完步驟d后，執(zhí)行機器人電磁吸力倒換；左前趾尖接觸元件9與左后腳跟接觸元件10將電信號傳遞給邏輯控制主板41，邏輯控制主板41控制右腳電磁鐵58斷電且左腳電磁鐵11通電；
[0088]步驟f:在執(zhí)行完步驟e后，執(zhí)行機器人重心前移推送;邏輯控制主板41通過電機控制器37控制右腿驅(qū)動裝置5相應(yīng)的控制電機，以右腳驅(qū)動裝置4為支點，向前做出重心推送動作，同步邏輯控制主板41通過電機控制器37控制左腿驅(qū)動裝置2和左腳驅(qū)動裝置I相應(yīng)的控制電機，以左腳電磁鐵11的電磁吸力為支點，做出重心前拉動作，將重心推送到左腳驅(qū)動裝置I上方，左腳電磁鐵11與鐵板上表面吸合；
[0089]步驟g:在執(zhí)行完步驟f后，執(zhí)行機器人向前收后腳；以左腳驅(qū)動裝置I支點，邏輯控制主板41通過電機控制器37控制右腿驅(qū)動裝置5和/或右腳驅(qū)動裝置4相應(yīng)的控制電機，帶動右腳驅(qū)動裝置4向前擺動或向前收腳；
[0090]在執(zhí)行完步驟g后，第一行走階段執(zhí)行完畢。
[0091]進一步，在執(zhí)行步驟c同時或在執(zhí)行完步驟c后且在執(zhí)行步驟f之前，執(zhí)行機器人上肢擺動，邏輯控制主板41通過電機控制器37分別控制左臂驅(qū)動裝置3和/或右臂驅(qū)動裝置6做出擺臂動作。
[0092]進一步，在步驟d中，預(yù)制高度為零或可使左腳電磁鐵11與鐵板上表面產(chǎn)生磁吸力的高度，磁吸力的高度根據(jù)采用的電磁鐵吸力大小設(shè)定。
[0093]進一步，在執(zhí)行步驟a之前，執(zhí)行對機器人的預(yù)調(diào)試，首先確定相應(yīng)的控制電機所在安裝位置轉(zhuǎn)向以及在各個轉(zhuǎn)向上的最大與最小轉(zhuǎn)動角度，同時比較在相應(yīng)連接架的最小運動空間角度，以最小運動空間角度為基準，確定相應(yīng)控制電機輸出軸的初始位置角度，將控制電機聯(lián)接在電機控制器上，然后將相應(yīng)控制電機輸出軸旋轉(zhuǎn)到初始位置角度，斷開電聯(lián)接，手動扭轉(zhuǎn)相應(yīng)控制電機，從而與控制電機輸出軸初始位置角度相對應(yīng)，最后進行組裝。
[0094]當(dāng)繼續(xù)向前行走時，右腿驅(qū)動裝置5執(zhí)行第一行走階段中左腿驅(qū)動裝置2的相應(yīng)動作，右腳驅(qū)動裝置4執(zhí)行第一行走階段中左腳驅(qū)動裝置I;而左腿驅(qū)動裝置2執(zhí)行第一行走階段中右腿驅(qū)動裝置5的相應(yīng)動作，左腳驅(qū)動裝置I執(zhí)行第一行走階段中右腳驅(qū)動裝置4;從而實現(xiàn)前進，同理可以實現(xiàn)后退。
[0095]作為優(yōu)選，作為本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明，可以對模仿各個關(guān)節(jié)活動的控制電機數(shù)量進行增減，從而滿足不同的需要，通過對各個肢體上關(guān)節(jié)活動的控制電機位置進行調(diào)整，從而增加動作的自由度，是本發(fā)明的等同替換，是顯而易見的，其中各個連接架的機構(gòu)可以是相同的或不同，可以根據(jù)需要采用鋼板焊接而成。通過水平儀與接觸元件組合來替代兩個接觸元件對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的的等同替換。
[0096]本發(fā)明成本造價低廉、動作穩(wěn)定可靠、運動過程中不會摔倒與失控，能夠擔(dān)負一定負重的在鐵質(zhì)材料鋪設(shè)道路上行走的人形機器人，特別是將人形機器人四肢受力轉(zhuǎn)移到人形機器人軀干殼體上，提升人形機器人負重能力，消除運動過程中摔倒與失控的風(fēng)險。
[0097]本發(fā)明通過腳底接觸元件將信號反饋到處理器，邏輯控制主板接收反饋的電信號或預(yù)制程序通過電機控制器帶動各個控制電機轉(zhuǎn)動，完成相應(yīng)的模仿人體關(guān)節(jié)的動作，可實現(xiàn)軀干殼體的上升、下降、向前、向后移動，運動結(jié)構(gòu)更加合理;同時控制相應(yīng)的電磁鐵與鐵板的吸合實現(xiàn)在鐵板鋪設(shè)的道路上負重行走。
[0098]通過轉(zhuǎn)軸設(shè)計結(jié)構(gòu)避免了電機軸承受剪切力的危害，來自于肢體的符合匯集到人形機器人軀干殼體上，更加有利于人形機器人負重能力的提升與姿態(tài)控制，更加有利于人形機器人負重能力的提升與姿態(tài)控制。
[0099]本發(fā)明可以通過計算機程序，即用于在所述計算機程序在計算機以及非暫存計算機可讀錄制介質(zhì)上，并執(zhí)行本步驟。
[0100]本發(fā)明基于仿生人體運動過程中各肢體協(xié)同配合作用為構(gòu)思，以該方式，人形機器人避免摔倒與失控的風(fēng)險，提升人形機器人的負重行走能力，進一步的實現(xiàn)人形機器人服務(wù)于人類的目的。
[0101]本發(fā)明仿生人體的邁步階段，兩只電磁鐵中可以僅有一只電磁鐵在通電狀態(tài)，SP可以只有一只電磁鐵與鐵板鋪設(shè)路面的保持吸力。改變保持吸力的仿生下肢髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、跖趾關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)位置角度，使得軀干殼體做出向上、下、前、后、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)動作、達到新的目標位置，調(diào)整非吸力保持的仿生下肢髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、跖趾關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)位置角度，能夠做出抬腳、下肢前或后伸、左或右轉(zhuǎn)等仿生動作。
[0102]通過改變兩只電磁鐵之間的空間垂直距離，能夠使得非通電磁鐵及安裝成一體的接觸元件向前或后移動時不與行走路面產(chǎn)生碰撞；改變兩只電磁鐵之間空間水平距離，使得非通電磁鐵及安裝成一體的接觸元件向前或后移動，仿生為單腿邁或退步動作；改變兩個電磁鐵的通電狀態(tài)，就是已通電電磁鐵改為斷電狀態(tài)，斷電狀態(tài)電磁鐵改為通電狀態(tài)，電磁鐵與鐵板鋪設(shè)路面吸力在兩個電磁鐵之間進行一次切換，實現(xiàn)支持力的轉(zhuǎn)換。
[0103]本發(fā)明通過以改變保持吸力的仿生下肢髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、跖趾關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)位置角度為出發(fā)，由邏輯控制主板發(fā)出指令，相應(yīng)的控制電機以I個及以上動作角度進行細微調(diào)節(jié)，使得軀干殼體做出向上、下、前傾、后傾、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等輕微動作、帶動處于新的目標位置斷電情況下的電磁鐵做出姿態(tài)調(diào)整，直至斷電情況下的電磁鐵與行走路面之間達到預(yù)設(shè)距離并保證通電后能夠形成面接觸。
[0104]在本發(fā)明中，調(diào)整非吸力保持的仿生下肢髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、跖趾關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)位置角度為出發(fā)，由邏輯控制主板發(fā)出指令，相應(yīng)的控制電機以I個及以上動作角度進行細微調(diào)節(jié)，做出仿生的抬腳尖、壓腳尖、抬腳、落腳等動作，直至斷電情況下的電磁鐵與行走路面之間達到預(yù)設(shè)距離并保證通電后能夠形成面接觸。
[0105]在本發(fā)明中，保持吸力的仿生下肢與非吸力保持的仿生下肢各關(guān)節(jié)可同時調(diào)整，由邏輯控制主板發(fā)出指令，相應(yīng)的控制電機以I個及以上動作角度進行細微調(diào)節(jié)，直至斷電情況下的電磁鐵與行走路面之間達到預(yù)設(shè)距離并保證通電后能夠形成面接觸。
[0106]可擴展為增加人形機器人自由度的控制電機，能夠提供運動特征傳感器或位置特征傳感器安裝位置，使得非通電磁鐵及安裝成一體的接觸元件向前或后移動時不與行走路面產(chǎn)生碰撞，
[0107]通過各個控制電機使得非通電磁鐵及安裝成一體的接觸元件向前或后移動，仿生為單腿邁步動作，
[0108]左膝關(guān)節(jié)左右擺動電機44、左膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動連接架45以及左膝轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)電機46，增加了左腿的自由度，調(diào)整人形機器在行走過程中重心，防止摔倒，設(shè)計更加合理。
[0109 ]電機控制器可以向各個控制電機發(fā)出電機軸旋轉(zhuǎn)方向和角度或時間或速度指令。
[0110]上述控制電機轉(zhuǎn)速和電機軸旋轉(zhuǎn)角度和停止位置能夠定量控制，控制指令為電脈沖信號或電信號。組裝前，應(yīng)該首先確定控制電機所在安裝位置轉(zhuǎn)向，在各個轉(zhuǎn)向上的的最大與最小轉(zhuǎn)動角度，同時比較在哪個方向上機械關(guān)節(jié)運動空間角度最小，在上述角度中以最小為基準，確定控制電機輸出軸的初始位置角度。安裝過程中，將控制電機聯(lián)接在電機控制器上，將控制電機輸出軸旋轉(zhuǎn)到之前確定的初始角度，斷開聯(lián)接，手動扭轉(zhuǎn)人形機器人關(guān)節(jié)，使機械部件之間的夾角與控制電機輸出軸初始角度對應(yīng)，然后進行組裝。通過上述操作，能夠有效避免控制電機堵轉(zhuǎn)，進一步消除堵轉(zhuǎn)后控制電機的燒毀。無特殊情況控制電機可選擇為舵機。
[0111]其中本發(fā)明的各個接觸元件向邏輯控制主板發(fā)送對應(yīng)電磁鐵與人形機器人行走的路面之間靠近時產(chǎn)生的開關(guān)量或壓力信號或磁感應(yīng)信號，要求處于觸發(fā)狀態(tài)接觸元件不能阻礙電磁鐵與行走道路間的距離接觸，在非潮濕環(huán)境下可選擇微動開關(guān)。
[0112]其中本發(fā)明的各個連接架可選擇鋁、工程塑料等材質(zhì)，連接架與控制電機軸之間可加裝軸承或杯式軸承減少摩擦阻力，對于易造成控制電機堵轉(zhuǎn)的部位可以加裝彈性墊片。
[0113]其中本發(fā)明的邏輯控制主板被配制向電機控制器發(fā)送動作指令，電機控制器能夠獨立進行控制電機操作，控制電機間不相互干擾，通過安裝在左下肢、右下肢、左上肢、右上肢、軀干、頭部六部分的控制電機實現(xiàn)人形機器人的協(xié)同動作，邏輯控制主板以不同動作階段向電機控制器分別發(fā)送動作指令，分步達到人形機器人行走目的。
[0114]其中本發(fā)明的無線通訊模塊可為藍牙、W1-F1、無線數(shù)據(jù)通信、GSM/GPRS模塊等，無線通訊模塊與邏輯控制主板連接，人形機器人操作員根據(jù)需要通過無線或有線向邏輯主板發(fā)送預(yù)先設(shè)定的指令代碼，實現(xiàn)人形機器人遠方操控。
[0115]其中本發(fā)明的動力電源提供來自外部功率源或電池或蓄能器的能量。
[0116]其中轉(zhuǎn)軸本發(fā)明的可選擇為軸承。
[0117]本發(fā)明的傳感器模塊可以為陀螺儀和/或角度和/或傾斜角度和/或多軸重力加速度和/或顏色和/或紅外線等傳感器，更加準確的定位人形機器人的運動狀態(tài)與空間位置，通過完善邏輯控制主板內(nèi)部程序，提升控制電機的響應(yīng)速度與精度，使得人形機器人做出更加復(fù)雜的常規(guī)動作與應(yīng)急動作。
[0118]進一步，本發(fā)明可以用于接受用戶輸入和/或用于向用戶提供信息。用戶界面可以包括顯示器、旋鈕、一個或多個按鈕、觸摸屏、一個或多個燈(例如，LED)等。
[0119]其中左腳驅(qū)動裝置1、左腿驅(qū)動裝置2、左臂驅(qū)動裝置3、右腳驅(qū)動裝置4、右腿驅(qū)動裝置5、右臂驅(qū)動裝置6與頭部驅(qū)動裝置8分別模仿人體的左腳、左臂、右腳、右臂以及頭部各個關(guān)節(jié)的動作，左前趾尖接觸元件9、左后腳跟接觸元件10、右前趾尖接觸元件56以及右后腳跟接觸元件57可以壓力傳感器或限位開關(guān)等常見反饋器件，左腳電磁鐵11用于固定吸附肢體，承受負重，左妬祉關(guān)節(jié)電機13_旲仿妬止關(guān)節(jié)，左腳踩關(guān)節(jié)電機15_旲仿左腳踩關(guān)節(jié)，左膝關(guān)節(jié)前后擺動電機17模仿左膝關(guān)節(jié)，左髖關(guān)節(jié)擺動電機19模仿左髖關(guān)節(jié)擺動，左髖關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動電機24模仿左髖關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動，左手指關(guān)節(jié)電機25模仿左手指關(guān)節(jié)，左腕關(guān)節(jié)電機27模仿左腕關(guān)節(jié)，左肘關(guān)節(jié)電機29模仿左肘關(guān)節(jié)，左肩關(guān)節(jié)擺動電機31模仿左肩關(guān)節(jié)擺動，左臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動電機35模仿左臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動，頭部轉(zhuǎn)動電機36模仿頭部轉(zhuǎn)動，電機控制器37用于控制各個控制電機的轉(zhuǎn)動方向、角度以及轉(zhuǎn)速，控制電機可以為伺服電機或步進電機等，各個連接架模仿人體各個連接骨。作為本領(lǐng)域的技術(shù)人員，通過對各個控制電機的連接方向倒轉(zhuǎn)安裝，即安裝方向與附圖方向相反;作為步驟b的等同替換，通過控制右腿驅(qū)動裝置5上的腳趾關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)以及髖關(guān)節(jié)動作，從而帶動軀殼7向上抬起，從而左腳驅(qū)動裝置I與鐵板的分離是顯而易見的，實現(xiàn)執(zhí)行機器人起步，均為簡單的等同替換。
[0120]本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計合理，可以實現(xiàn)負重工作，適合大規(guī)模推廣。
[0121]最后應(yīng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制;盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換;作為本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的多個技術(shù)方案進行組合是顯而易見的。而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的機器人，其特征在于:包括設(shè)置軀殼(7)以及與軀殼(7)鉸接的肢體驅(qū)動裝置； 所述肢體驅(qū)動裝置通過相應(yīng)的轉(zhuǎn)軸或相應(yīng)的平面軸承與軀殼(7)轉(zhuǎn)動連接； 所述肢體驅(qū)動裝置為左腿驅(qū)動裝置(2)、右腿驅(qū)動裝置(5)、左臂驅(qū)動裝置(3)和/或右臂驅(qū)動裝置(6)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的機器人，其特征在于:左腿驅(qū)動裝置(2)包括髖骨上連接架(21)、左腿轉(zhuǎn)軸(22)以及左腿聯(lián)軸器(23); 髖骨上連接架(21)通過左腿轉(zhuǎn)軸(22)與左腿聯(lián)軸器(23)傳動連接， 髖骨上連接架(21)通過左腿轉(zhuǎn)軸(22)與軀殼(7)轉(zhuǎn)動連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的機器人，其特征在于:左腿轉(zhuǎn)軸(22)包括與軀殼(7)固定連接的固定法蘭架(49)、穿裝在固定法蘭架(49)內(nèi)且自轉(zhuǎn)設(shè)置的轉(zhuǎn)動軸(47)以及固定設(shè)置在轉(zhuǎn)動軸(47)一端且與髖骨上連接架(21)的旋轉(zhuǎn)連接法蘭(48)，轉(zhuǎn)動軸(47)另一端與左腿聯(lián)軸器(23)傳動連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的機器人，其特征在于:左腿轉(zhuǎn)軸(22)還包括沿軸向設(shè)置在轉(zhuǎn)動軸(47)內(nèi)的內(nèi)通孔(50)，在內(nèi)通孔(50)內(nèi)設(shè)置有傳動軸(51)，傳動軸(51)一端與左腿聯(lián)軸器(23)傳動連接，傳動軸(51)通過旋轉(zhuǎn)連接法蘭(48)與髖骨上連接架(21)傳動連接。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的機器人，其特征在于:右腿驅(qū)動裝置(5)與左腿驅(qū)動裝置(2)的結(jié)構(gòu)相同，左腿驅(qū)動裝置(2)與右腿驅(qū)動裝置(5)相對于軀殼(7)中心線對稱設(shè)置。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的機器人，其特征在于:還包括鉸接在左腿驅(qū)動裝置(2)下端的左腳驅(qū)動裝置(1)、鉸接在右腿驅(qū)動裝置(5)下端的右腳驅(qū)動裝置(4)以及電氣控制單元； 左腳驅(qū)動裝置(I)包括設(shè)置在鐵板上方且與左腿驅(qū)動裝置(2)鉸接的左腳架(12)以及設(shè)置在左腳架(12)上的左腳電磁鐵(11)，左腳電磁鐵(11)與鐵板的上表面相對應(yīng)； 右腳驅(qū)動裝置(4)包括設(shè)置在鐵板上方且與右腿驅(qū)動裝置(5)鉸接的右腳架以及設(shè)置在右腳架上的右腳電磁鐵(58)，右腳電磁鐵(58)與鐵板的上表面相對應(yīng)； 左腿驅(qū)動裝置(2)包括模仿人體腿部關(guān)節(jié)的控制電機以及與控制電機連接的模仿人體的腿骨連機架； 電氣控制單元包括設(shè)置在軀殼(7)內(nèi)的電機控制器(37)與邏輯控制主板(41)、用于檢查左腳電磁鐵(I I)與鐵板的上表面接觸的左檢測模塊以及用于檢查右腳電磁鐵(58)與鐵板的上表面接觸的右檢測模塊，左檢測模塊與右檢測模塊分別將各自采集的電信號傳遞給邏輯控制主板(41)，邏輯控制主板(41)通過電機控制器(37)控制相應(yīng)的控制電機主軸轉(zhuǎn)動，邏輯控制主板(41)分別控制左腳電磁鐵(11)的線圈和/或右腳電磁鐵(58)的線圈通斷電。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的機器人，其特征在于:所述左檢測模塊包括設(shè)置在左腳電磁鐵(11) 一側(cè)的左前趾尖接觸元件(9)與設(shè)置在左腳電磁鐵(11)另一側(cè)的左后腳跟接觸元件(10)或設(shè)置在左腳電磁鐵(11) 一側(cè)的左前趾尖接觸元件(9)與用于檢查左腳電磁鐵(11)水平的左水平儀元件； 所述右檢測模塊包括設(shè)置在右腳電磁鐵(58)—側(cè)的右前趾尖接觸元件(56)與設(shè)置在右腳電磁鐵(58)另一側(cè)的右后腳跟接觸元件(57)或設(shè)置在右腳電磁鐵(58)—側(cè)的右前趾尖接觸元件(56)與用于檢查右腳電磁鐵(58)水平的右水平儀元件。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的機器人，其特征在于:左腿驅(qū)動裝置(2)還包括帶動左腳電磁鐵(II)前后擺動的左跖趾關(guān)節(jié)電機(I3)、左腳連接架(14)、帶動左腳連接架(I 4)擺動的左腳踝關(guān)節(jié)電機(I 5 )、左小腿連接架(I 6 )、帶動左小腿連接架(I 6)前后擺動的左膝關(guān)節(jié)前后擺動電機(17)、左大腿連接架(18)、帶動左大腿連接架(18)前后擺動的左髖關(guān)節(jié)擺動電機(19)以及固定設(shè)置在軀殼(7)左下端的左髖關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動電機(24); 左腳架(12)與左跖趾關(guān)節(jié)電機(13)的電機軸鉸接，左跖趾關(guān)節(jié)電機(I 3)的殼體與左腳連接架(14)固定連接，左腳連接架(14)與左腳踝關(guān)節(jié)電機(15)的殼體固定連接，左腳踝關(guān)節(jié)電機(15)的電機軸與左小腿連接架(16)鉸接，左小腿連接架(16)與左膝關(guān)節(jié)前后擺動電機(17)的殼體固定連接，左膝關(guān)節(jié)前后擺動電機(17)的電機軸與左大腿連接架(18)鉸接，左大腿連接架(18)與左髖關(guān)節(jié)擺動電機(19)的殼體固定連接，左髖關(guān)節(jié)擺動電機(19)的電機軸與髖骨上連接架(21)鉸接，左腿聯(lián)軸器(23)與左髖關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動電機(24)連接。9.根據(jù)權(quán)利要求2-8任一項所述的一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的機器人，其特征在于:左臂驅(qū)動裝置(3)包括左肩胛骨連接架(32)、左肩轉(zhuǎn)軸(33)以及左臂聯(lián)軸器(34)， 左肩胛骨連接架(32)通過左肩轉(zhuǎn)軸(33)與左臂聯(lián)軸器(34)傳動連接； 左肩轉(zhuǎn)軸(33)與左腿轉(zhuǎn)軸(22)的結(jié)構(gòu)相同，左肩胛骨連接架(32)通過左肩轉(zhuǎn)軸(33)與左軀殼(7)轉(zhuǎn)動連接； 右臂驅(qū)動裝置(6)與左臂驅(qū)動裝置(3)的結(jié)構(gòu)相同，右臂驅(qū)動裝置(6)與左臂驅(qū)動裝置(3)相對于軀殼(7)中心線對稱設(shè)置。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的機器人，其特征在于:左臂驅(qū)動裝置(3)還包括左手指關(guān)節(jié)電機(25)、左手掌連接架(26)、左腕關(guān)節(jié)電機(27)、左小臂連接架(28)、左肘關(guān)節(jié)電機(29)、左大臂連接架(30)以及左肩關(guān)節(jié)擺動電機(31)以及固定設(shè)置在軀殼(7)上的左臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動電機(35)， 左手指關(guān)節(jié)電機(25)的電機軸與左手掌連接架(26)鉸接，左手掌連接架(26)與左腕關(guān)節(jié)電機(27)的殼體固定連接，左腕關(guān)節(jié)電機(27)的電機軸與左小臂連接架(28)鉸接，左小臂連接架(28)與左肘關(guān)節(jié)電機(29)的殼體固定連接，左肘關(guān)節(jié)電機(29)的電機軸與左大臂連接架(30)鉸接，左大臂連接架(30)與左肩關(guān)節(jié)擺動電機(31)的殼體固定連接，左肩關(guān)節(jié)擺動電機(31)的電機軸與左肩胛骨連接架(32)鉸接，左臂聯(lián)軸器(34)與左臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動電機(35)連接; 所述電氣控制單元還包括設(shè)置在軀殼(7)上的人機交互界面(38)、無線通訊模塊(39)以及動力電源(40);動力電源(40)用于提供電源，邏輯控制主板(41)將信號傳送到人機交互界面(38)，無線通訊模塊(39)將電信號傳遞給邏輯控制主板(41)，邏輯控制主板(41)通過電機控制器(37)控制左跖趾關(guān)節(jié)電機(13)、左腳踝關(guān)節(jié)電機(15)、左膝關(guān)節(jié)左右擺動電機(44)、左膝轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)電機(46)、左膝關(guān)節(jié)前后擺動電機(17)、左髖關(guān)節(jié)擺動電機(19)、左髓關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動電機(24)、左手指關(guān)節(jié)電機(25)、左腕關(guān)節(jié)電機(27)、左財關(guān)節(jié)電機(29)、左肩關(guān)節(jié)擺動電機(31)、左臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動電機(35)、右臂驅(qū)動裝置(6)相應(yīng)的控制電機和/或右腳驅(qū)動裝置(4)相應(yīng)的控制電機的轉(zhuǎn)動。
【文檔編號】B25J17/02GK105857431SQ201610186418
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月29日
【發(fā)明人】劉子騫
【申請人】劉子騫