当前位置: 首页 > 专利查询>江南大学专利>正文

一种企鹅仿生机器人制造技术

技术编号:14407872 阅读:91 留言:0更新日期:2017-01-11 19:01
本发明专利技术涉及一种企鹅仿生机器人,包括躯干组件、手臂组件、脚部组件及头部组件,所述躯干组件包括躯干支撑架、安装于躯干支撑架上的脚部驱动轴、电源及驱动电机、及安装于躯干支撑架底部的底盘组件;所述脚部组件包括上端借助曲柄与脚部驱动轴活动连接的脚支撑臂,所述脚支撑臂的下端安装有脚支撑板,所述躯干支撑架上安装有横向定位杆,所述横向定位杆的端部置于所述脚支撑臂的竖向滑槽中,脚支撑臂由脚部驱动轴及曲柄驱动时,脚支撑臂的上端绕着所述脚部驱动轴转动的轨迹为圆形,其下端的轨迹为椭圆轨迹。本发明专利技术的企鹅仿生机器人,能够模拟企鹅的行走步态,仿生效果好,使机器人能够应用于现场实际迎宾,实用性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人
,特别涉及企鹅仿生机器人
技术介绍
现有的企鹅仿生机器人分为两大类,观赏型机器人和实用型机器人。观赏型机器人主要依靠外形吸引人群,使用热固性塑料制造一个企鹅外壳,刷上颜料就能很逼真,其仿生效果好,但其缺点是:功能单一,过于看重企鹅的实体,一些功能性元件无法配置,缺乏与人们之间的互动性,因此观赏型的企鹅机器人只能当做一个模型或者是装饰品使用。实用型企鹅仿生机器人,主要依靠其多功能的特点而吸引人群,主要包括人脸识别功能、语音功能、寻迹功能等。实用型仿生机器人主要通过自身的多功能弥补外形的缺点,所谓企鹅仿生机器人只是空有一个名字,甚至外壳都是设计成的圆柱形。为了防止企鹅仿生机器人倾倒而导致的机器人整体的损坏,采用了四轮底盘驱动设计,相当于在一个货车上面搭载了一个拥有各式各样传感器的人机交互模块。它能够通过各式各样的传感器采集环境信号,如通过安装一个超声波传感器在仿生机器人的前面,超声波传感器能够发出超声波,通过反射回来的测定前方障碍物离机器人有多远,如果过于接近,达到一个预先程序设定的警戒距离,企鹅仿生机器人就会转弯,或者是进行其他规避动作。而语音功能则是通过在数据库里面预置语音指令为命令,通过语音模块检测人们的声波,一旦匹配,则执行相应的动作或者是播放相应的语音作为应答。而人脸识别主要是依靠CCD摄像机或者是其他的高像素摄像机搭配上一些固定的算法,如设定一个人脸的标准图片,扫描摄像机的图片,寻找一个位置进行一定比例的放大和缩小后能和标准图片相差不大,如若有,则识别为人脸。实用型企鹅仿生机器人有很强大的功能,还存在的缺点是:不能体现出企鹅仿生机器人的仿生特点,过于看中功能,整个机器人的规划都是基于零部件,而不是按照企鹅的实体尺寸来进行设计。而且对于企鹅仿生来说,最重要的其实就是企鹅的仿生步态,这是一个极为重要的技术要点,也是技术难点。但现在的功能型仿生机器人都是通过四轮驱动来行动,不能逼真实现模仿企鹅的步态。
技术实现思路
针对现有企鹅仿生机器人存在的上述问题,申请人进行研究及设计,提供一种能模仿企鹅步态的企鹅仿生机器人。为了解决上述问题,本专利技术采用如下方案:一种企鹅仿生机器人,包括躯干组件、手臂组件、脚部组件及头部组件,所述躯干组件包括躯干支撑架、安装于躯干支撑架上的脚部驱动轴、电源及驱动电机、及安装于躯干支撑架底部的底盘组件,所述底盘组件上安装有支撑轮;所述手臂组件包括固定于躯干支撑架顶部的手臂支撑横板及安装于手臂支撑横板两端的手臂;所述脚部组件包括上端借助曲柄与脚部驱动轴活动连接的脚支撑臂,所述脚支撑臂的下端安装有脚支撑板,所述躯干支撑架上安装有横向定位杆,所述横向定位杆的端部置于所述脚支撑臂的竖向滑槽中,脚支撑臂由脚部驱动轴及曲柄驱动时,脚支撑臂的上端绕着所述脚部驱动轴转动的轨迹为圆形,其下端的轨迹为椭圆轨迹。作为上述技术方案的进一步改进:所述支撑轮包括位于底盘组件左右两侧的侧支撑轮、位于左右中部的并分别位于前后两侧的前转向轮及后支撑轮,所述两侧支撑轮的高度位置相同,所述前转向轮与后支撑轮的高度位置相同且低于所述侧支撑轮。所述脚支撑臂的下端脚支撑板的最低位置低于所述底盘组件上前转向轮的最低位置。当所述前转向轮与侧支撑轮同时着地时,靠近着地侧支撑轮的脚支撑板处于最高位置并与地面之间保持有间距。当所述前转向轮与侧支撑轮同时着地时,所述机器人的重心所在的竖直轴线位于所述前转向轮与侧支撑轮之间。所述脚支撑板呈L型,包括与脚支撑臂固连的立板及位于立板下端并向前延伸的底板,所述底板呈向上弯曲的弧形状,所述底板的弯曲弧度接近所述脚支撑板的运动轨迹所成的椭圆轨迹的弧度。所述底盘组件上安装有驱动所述前转向轮的转向舵机。所述头部组件包括固定于手臂支撑横板上的头部支撑框、安装于所述头部支撑框中的摇头舵机、安装于所述摇头舵机输出轴上的点头支架、安装于所述点头支架上的点头舵机及安装于点头舵机输出轴上的头部框架。所述手臂支撑横板的端部安装有手臂舵机,所述手臂舵机驱动所述手臂向躯干支撑架的左右两侧摆动。所述驱动电机安装于躯干支撑架中,驱动电机的输出轴连接躯干支撑架上固定的蜗轮蜗杆减速箱。本专利技术的技术效果在于:本专利技术的企鹅仿生机器人,能够模拟企鹅的行走步态,仿生效果好,使机器人能够应用于现场实际迎宾,实用性高。附图说明图1为本专利技术中企鹅仿生机器人的立体结构图。图2为图1的另一方向视图。图3为本专利技术中躯干组件的主视图。图4为本专利技术中躯干组件的立体结构图。图5为本专利技术中头部组件的立体结构图。图6为本专利技术中手臂组件的立体结构图。图7为本专利技术中底盘组件的立体结构图。图8为图7的另一方向视图。图9为本专利技术中脚部组件的行走轨迹图。图10为本专利技术中企鹅仿生机器人右脚站立的初始平衡位置图。图11为曲柄向后旋转约45度后机器人的平衡位置图。图12为曲柄旋转180度后企鹅仿生机器人用左脚站立的平衡位置图。图13为曲柄向后旋转约225度后企鹅仿生机器人的平衡位置。图中:1、躯干组件;101、躯干支撑架;102、脚部驱动轴;103、电源;104、驱动电机;105、底盘组件;1051、转向舵机;106、支撑轮;1061、侧辅助轮;1062、前转向轮;1063、后支撑轮;107、横向定位杆;108、蜗轮蜗杆减速箱;2、手臂组件;201、手臂支撑横板;202、手臂;203、手臂舵机;3、脚部组件;301、曲柄;302、脚支撑臂;3021、竖向滑槽;303、脚支撑板;3031、立板;3032、底板;4、头部组件;401、头部支撑框;402、摇头舵机;403、点头支架;404、点头舵机;405、头部框架。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。如图1、图2所示,本实施例的企鹅仿生机器人,包括躯干组件1、手臂组件2、脚部组件3及头部组件4。如图1、图2及图3、图4所示,躯干组件1包括躯干支撑架101、安装于躯干支撑架101上的脚部驱动轴102、电源103及驱动电机104、及安装于躯干支撑架101底部的底盘组件105,底盘组件105上安装有支撑轮106;驱动电机104安装于躯干支撑架101中,驱动电机104的输出轴连接躯干支撑架101上固定的蜗轮蜗杆减速箱108;躯干支撑架101上安装有横向定位杆107。如图7、图8所示,支撑轮106包括位于底盘组件105左右两侧的侧辅助轮1061、位于左右中部的并分别位于前后两侧的前转向轮1062及后支撑轮1063,两侧辅助轮1061的高度位置相同,前转向轮1062与后支撑轮1063的高度位置相同且低于侧辅助轮1061;底盘组件105上安装有驱动前转向轮1062的转向舵机1051。企鹅仿生机器人的身体传动最为重要,各部件要求的定位精度较高,要控制双脚运动能够直立前进必须保证双脚能够在同一平面上,采用蜗轮蜗杆减速箱108传动,同时从减速箱出来的脚部驱动轴102应当尽量与空间坐标系中的y轴(水平横向)重合,安装不错位,安装由蜗轮蜗杆减速箱108开始,然后固定脚部驱动轴102,用脚部驱动轴102上的轴肩进行定位安装,左端用锁紧挡圈固定连接,然后安装轴承。再安装左右两边的定位基准版,步进电机和蜗轮蜗杆减速箱108的定位较为关键,因此步进电机的安装板使用销定位,固定承重钢板,步进电机使本文档来自技高网
...
一种企鹅仿生机器人

【技术保护点】
一种企鹅仿生机器人,包括躯干组件(1)、手臂组件(2)、脚部组件(3)及头部组件(4),其特征在于:所述躯干组件(1)包括躯干支撑架(101)、安装于躯干支撑架(101)上的脚部驱动轴(102)、电源(103)及驱动电机(104)、及安装于躯干支撑架(101)底部的底盘组件(105),所述底盘组件(105)上安装有支撑轮(106);所述手臂组件(2)包括固定于躯干支撑架(101)顶部的手臂支撑横板(201)及安装于手臂支撑横板(201)两端的手臂(202);所述脚部组件(3)包括上端借助曲柄(301)与脚部驱动轴(102)活动连接的脚支撑臂(302),所述脚支撑臂(302)的下端安装有脚支撑板(303),所述躯干支撑架(101)上安装有横向定位杆(107),所述横向定位杆(107)的端部置于所述脚支撑臂(302)的竖向滑槽(3021)中,脚支撑臂(302)由脚部驱动轴(102)及曲柄(301)驱动时,脚支撑臂(302)的上端绕着所述脚部驱动轴(102)转动的轨迹为圆形,其下端的轨迹为椭圆轨迹。

【技术特征摘要】
1.一种企鹅仿生机器人,包括躯干组件(1)、手臂组件(2)、脚部组件(3)及头部组件(4),其特征在于:所述躯干组件(1)包括躯干支撑架(101)、安装于躯干支撑架(101)上的脚部驱动轴(102)、电源(103)及驱动电机(104)、及安装于躯干支撑架(101)底部的底盘组件(105),所述底盘组件(105)上安装有支撑轮(106);所述手臂组件(2)包括固定于躯干支撑架(101)顶部的手臂支撑横板(201)及安装于手臂支撑横板(201)两端的手臂(202);所述脚部组件(3)包括上端借助曲柄(301)与脚部驱动轴(102)活动连接的脚支撑臂(302),所述脚支撑臂(302)的下端安装有脚支撑板(303),所述躯干支撑架(101)上安装有横向定位杆(107),所述横向定位杆(107)的端部置于所述脚支撑臂(302)的竖向滑槽(3021)中,脚支撑臂(302)由脚部驱动轴(102)及曲柄(301)驱动时,脚支撑臂(302)的上端绕着所述脚部驱动轴(102)转动的轨迹为圆形,其下端的轨迹为椭圆轨迹。2.根据权利要求1所述的企鹅仿生机器人,其特征在于:所述支撑轮(106)包括位于底盘组件(105)左右两侧的侧支撑轮(1061)、位于左右中部的并分别位于前后两侧的前转向轮(1062)及后支撑轮(1063),所述两侧支撑轮(1061)的高度位置相同,所述前转向轮(1062)与后支撑轮(1063)的高度位置相同且低于所述侧支撑轮(1061)。3.根据权利要求2所述的企鹅仿生机器人,其特征在于:所述脚支撑臂(302)的下端脚支撑板(303)的最低位置低于所述底盘组件(105)上前转向轮(1062)的最低位置。4.根据权利要求2所述的企鹅仿生机器人,其特征在于:当所述前转向轮(1062)...

【专利技术属性】
技术研发人员:易旭张秋菊宁萌景国强
申请(专利权)人:江南大学
类型:发明
国别省市:江苏;32

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1