一种结合轮式移动机构的双足行走教育机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种结合轮式移动机构的双足行走教育机器人，包括机器人本体和机器人各关节支撑架，各关节自由度分别通过舵机控制，实现机器人各种动作；足部每只脚均通过移动机构控制，所述移动机构包括脚掌板、轴承座、轴承和移动轮，所述移动轮包括两个前轮和两个后轮，所述前轮为从动轮，后轮为驱动轮；所述驱动轮分别通过电机控制，所述电机固定于脚掌板后面两侧；所述轴承座连接于脚掌板前面，轴承座两侧分别装有轴承，所述从动轮分别通过轴插入轴承中。本发明专利技术结合了轮式教育机器人与足式教育机器人的优点，实现了既可以行走又可以滑动的功能；另外，每条腿有两个侧向自由度，可实现行走的单腿支撑，四轮支撑地面面积大，不易倾倒。

A Biped Walking Education Robot with Wheeled Mobile Mechanism

The invention discloses a biped walking education robot which combines wheeled mobile mechanism, including the robot body and each joint support frame of the robot, each joint freedom degree is controlled by the steering gear to realize various actions of the robot, each foot is controlled by a mobile mechanism, the mobile mechanism includes sole plate, bearing seat, bearing and mobile wheel, and the mobile wheel comprises two. The front wheel and two rear wheels are driven wheels, and the rear wheel are driven wheels. The driving wheels are controlled by motors respectively, and the motors are fixed on both sides behind the sole plate. The bearing seat is connected in front of the sole plate, and bearings are installed on both sides of the bearing seat, and the driven wheels are inserted into the bearings through the axles respectively. The invention combines the advantages of the wheeled educational robot and the foot educational robot, realizes the function of walking and sliding; moreover, each leg has two lateral degrees of freedom, realizes the walking single leg support, and the four-wheel support ground area is large, and is not easy to topple.

【技术实现步骤摘要】
一种结合轮式移动机构的双足行走教育机器人
本专利技术涉及机器人
，具体涉及一种结合轮式移动机构的双足行走教育机器人。
技术介绍
教育机器人是专门开发的以激发学生学习兴趣、培养学生综合能力为目标的机器人。现有的教育机器人一般分为轮式教育机器人和足式教育机器人。目前轮式教育机器人和足式教育机器人在行走过程中各有优缺点，其中，足式教育机器人移动的灵活性不足，行走速度无法达到轮式滚动的灵活快速；轮式教育机器人无法实现足式机器人的动作姿态，无法实现复杂路面的行走，足式机器人可抬脚行走，适应于多种道路移动。另外，现有的教育机器人功能比较单一，暂时没有出现集多种功能于一体的教育机器人。
技术实现思路
本专利技术针对
技术介绍
中的问题，提出了一种结合轮式移动机构的双足行走教育机器人，既可保证轮式移动的灵活性，又可实现多关节行走功能，各关节协作运动组成不同姿态，实现各种仿人动作，增加多种传感器与功能模块，实现集多种功能于一身的教育机器人。为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：一种结合轮式移动机构的双足行走教育机器人，包括机器人本体和机器人各关节支撑架，所述机器人人体包括头部、手臂、腿部和足部，每条手臂具有3个自由度，分别为肩关节、肘关节和腕关节；每条腿部的下肢髋关节具有侧向旋转自由度和前向旋转自由度，膝关节具有前后旋转自由度，踝关节具有前后旋转自由度和侧向旋转自由度；所述头部具有2个自由度，实现点头和摇头；上述自由度分别通过舵机控制，控制板控制各舵机实现机器人各种动作；所述足部每只脚均通过移动机构控制，所述移动机构包括脚掌板、轴承座、轴承和移动轮，所述移动轮包括两个前轮和两个后轮，所述前轮为从动轮，后轮为驱动轮；所述驱动轮分别通过电机控制，所述电机固定于脚掌板后面两侧；所述轴承座连接于脚掌板前面，轴承座两侧分别装有轴承，所述从动轮分别通过轴插入轴承中。优选地，所述移动轮上安装有轮胎，轮胎具有足够摩擦力，从而保证站立的稳定性。优选地，所述电机为直流电机。优选地，所述电机上装有小型5级齿轮减速器，可保证电机在不驱动的状态下轮胎在地面上不会打转。优选地，所述机器人身体上安装有触摸显示屏、扬声器、语音交互模块、蓝牙模块，内置电池，所述电池对各装置供电；所述触摸显示屏、语音交互模块和蓝牙模块分别与控制板输入端连接，所述控制板输出端分别与扬声器和舵机连接，可通过语音识别、蓝牙、触摸屏等多种方式控制机器人的动作。优选地，所述机器人上安装有超声波距离传感器，所述超声波距离传感器与控制板连接，当距离传感器感应到前方有障碍物阻挡的时候，传感器发出信号，控制板接收到信号并控制电机，使机器人停止前进或使电机反向转动。优选地，所述机器人上安装有投影仪，可实现家庭娱乐功能。进一步地，所述投影仪安装于机器人头部。优选地，所述控制板采用STM32集成电路板，集成所有功能。相对于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术结合了轮式教育机器人与足式教育机器人的优点，实现了既可以行走又可以滑动的功能；2、本专利技术移动稳定性好，每条腿有两个侧向自由度，可实现行走的单腿支撑，四轮支撑地面面积大，不易倾倒。3、本专利技术机器人各关节处设置有18个舵机，可通过控制舵机实现机器人各种动作。4、本专利技术通过智能识别使用者对机器人发送的指令，执行所接收的语音、蓝牙或触摸式的输入控制信号，实现便捷、快速、友好的人机交互页面。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1是本专利技术主视结构示意图。图2是本专利技术后视结构示意图。图3是本专利技术立体结构示意图。图中：1、直流电机，2、轴承座，3、舵机，4、超声波距离传感器，5、显示屏，6、机器人身体结构，7、投影仪，8、轮胎，9、脚掌板，10、驱动轮，11、从动轮。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步阐述。如图1至图3所示，本专利技术的一种结合轮式移动机构的双足行走教育机器人，包括机器人本体、机器人各关节支撑架和控制板，所述机器人人体包括机器人身体机构6、头部、手臂、腿部和足部，各关节处共设置有18个自由度，各自由度分别通过设置的18个舵机3实现根据控制指令实现具体角度旋转功能，即可通过控制板控制舵机实现机器人各种动作。18个自由度分别为：手臂6个：每条手臂具有3个自由度，分别为肩关节、肘关节和腕关节；腿部10个：每条腿部的下肢髋关节具有侧向旋转自由度和前向旋转自由度，膝关节具有前后旋转自由度，踝关节具有前后旋转自由度和侧向旋转自由度；可通过调节侧向旋转自由度实现单腿支撑，从而实现行走功能，且可调整侧向旋转自由度改变站立时两脚距离，从而降低重心，使得机构更加稳定。头部2个：头部具有2个自由度，实现点头和摇头。本专利技术的一种结合轮式移动机构的双足行走教育机器人，每只脚分别通过移动机构控制，所述移动机构包括脚掌板9、轴承座2、轴承、移动轮和直流电机1，所述移动轮包括两个前从动轮11和两个后驱动轮10；直流电机1固定于脚掌板9后面两侧，直流电机1上安装有小型5级齿轮减速器，驱动轮10分别通过直流电机1控制；轴承座2连接于脚掌板9前面，轴承座2两侧分别装有轴承，从动轮11分别通过轴插入轴承中。每只脚的4个移动轮上分别装有轮胎8，轮胎具有足够摩擦力，从而保证站立的稳定性。行走过程中，通过调节直流电机正转和反转实现前进和倒退，可通过调节两脚上直流电机的速度差来实现机器人的转向。机器人腹部安装有超声波距离传感器4，移动过程中，当距离传感器感应到前方有障碍物阻挡的时候，即刻发送信号终止直流电机的前进命令，并进行后退、转向等方式规避障碍。本专利技术的一种结合轮式移动机构的双足行走教育机器人，还安装有触摸显示屏5、扬声器、语音交互模块、蓝牙模块，内置电池，所述电池对各装置供电；所述触摸显示屏、语音交互模块和蓝牙模块分别与控制板输入端连接，所述控制板输出端分别与扬声器和舵机连接，可通过语音识别、蓝牙、触摸屏等多种方式控制机器人的动作。遇到不平的路面时，可以直接进行控制舵机行走，仿人关节可进行各种与人类相类似的动作，通过事先编写舵机运动命令，然后通过蓝牙、显示屏或者语音直接控制机器人动作。本专利技术的一种结合轮式移动机构的双足行走教育机器人，其头部还安装有投影仪7，投影仪功能可以实现电影、音乐等娱乐功能。本设计集多种功能与一身，不仅实现便捷、快速、友好的人机交互和娱乐功能，而且可以实现自动避开障碍物，同时，本设计结合轮式移动和双足行走的优点，既可保证轮式移动的灵活性，又可实现多关节行走功能。以上显示和描述了本专利技术的基本原理和主要特征和本专利技术的优点,对于本领域技术人员而言，显然本专利技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本专利技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本专利技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本专利技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本专利技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。另外,申请人需要说明的是,机器人采用舵机控制各关节实现机器人动作变化属于本领域技术人员通用技术手段,因此不再赘述。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结合轮式移动机构的双足行走教育机器人，包括机器人本体和机器人各关节支撑架，所述机器人人体包括头部、手臂、腿部和足部，其特征在于:每条手臂具有3个自由度，分别为肩关节、肘关节和腕关节；每条腿部的下肢髋关节具有侧向旋转自由度和前向旋转自由度，膝关节具有前后旋转自由度，踝关节具有前后旋转自由度和侧向旋转自由度；所述头部具有2个自由度，实现点头和摇头；上述自由度分别通过舵机控制，控制板控制各舵机实现机器人各种动作；所述足部每只脚均通过移动机构控制，所述移动机构包括脚掌板、轴承座、轴承和移动轮，所述移动轮包括两个前轮和两个后轮，所述前轮为从动轮，后轮为驱动轮；所述驱动轮分别通过电机控制，所述电机固定于脚掌板后面两侧；所述轴承座连接于脚掌板前面，轴承座两侧分别装有轴承，所述从动轮分别通过轴插入轴承中。

【技术特征摘要】
1.一种结合轮式移动机构的双足行走教育机器人，包括机器人本体和机器人各关节支撑架，所述机器人人体包括头部、手臂、腿部和足部，其特征在于:每条手臂具有3个自由度，分别为肩关节、肘关节和腕关节；每条腿部的下肢髋关节具有侧向旋转自由度和前向旋转自由度，膝关节具有前后旋转自由度，踝关节具有前后旋转自由度和侧向旋转自由度；所述头部具有2个自由度，实现点头和摇头；上述自由度分别通过舵机控制，控制板控制各舵机实现机器人各种动作；所述足部每只脚均通过移动机构控制，所述移动机构包括脚掌板、轴承座、轴承和移动轮，所述移动轮包括两个前轮和两个后轮，所述前轮为从动轮，后轮为驱动轮；所述驱动轮分别通过电机控制，所述电机固定于脚掌板后面两侧；所述轴承座连接于脚掌板前面，轴承座两侧分别装有轴承，所述从动轮分别通过轴插入轴承中。2.如权利要求1所述的机器人，其特征在于：所述移动轮上安装有轮胎。3.如权利要求1所述的机器人，其特征在于：所述电机为直流电机。4.如权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：周星宇，汤为伟，骆敏舟，
申请(专利权)人：江苏集萃智能制造技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32