一种仿人机器人摔倒保护装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种仿人机器人摔倒保护装置，所述机器人关节包括枢转连接的第一运动部件和第二运动部件，所述保护装置包括：由可变型材料构成外壳(101)，其能够在受到外力冲击时发生变形；一对弹性部件(103)，其分别固定在所述第一运动部件和第二运动部件，从而将所述外壳(101)固定到所述机器人关节，并且能够随所述机器人关节进行转动。本发明专利技术主要设计了一种具有通用保护能力的仿人机器人摔倒保护装置，该装置具有相同结构和不同尺寸的系列，可以应用于机器人的各个关节，吸收机器人摔倒时与地面的碰撞力。

A humanoid robot falling protection device

The invention provides a fall protection device for humanoid robot, the robot joint includes first and second moving parts moving parts connecting pivot, the protective device includes a deformable material consisting of a shell (101), which can be deformed under external force; a pair of elastic elements (103), which are respectively fixed on the first second moving parts and moving parts, so that the shell (101) fixed to the robot joint, and can rotate with the robot joint. The invention mainly designs a fall protection device for humanoid robot with universal protection ability. The device has the same structure and different size series, which can be applied to every joint of the robot, and absorb the collision force between the robot and the ground when it falls down.

【技术实现步骤摘要】
一种仿人机器人摔倒保护装置
本专利技术涉及一种保护装置，特别是用于仿人机器人的摔倒保护装置，属于机器人

技术介绍
仿人机器人拥有人类的外形，能够通过双足行走，能够通过复杂的环境，相对于轮式机器人而言，仿人机器人具有更强的运动能力和环境适应能力，是智能机器人的一种理性形态。然而，仿人机器人一般具有几十个自由度，系统复杂，仅用双足支撑地面，支撑面积较小，而且重心较高，因此，仿人机器人在实际应用中难以避免摔倒的发生。仿人机器人摔倒之后无法爬起，不能继续工作，是仿人机器人无法进入实用化的技术瓶颈之一。仿人机器人摔倒会受到严重的损伤，无法继续工作，严重影响了仿人机器人的发展。专利文献1(中国专利技术专利申请号201110277710.5)提出了一种机器人摔倒保护机构，通过缓冲器的弹性元件缓冲和吸收冲击力，但其安装位置以及形状固定，仅可应用于仿人机器人的手臂保护，无法对机器人进行全方位的保护。非专利文献1(“Impactaccelerationoffallinghumanoidrobotwithanairbag”)公开了一种通过安全气囊的方式保护机器人的方法，然而该方法采用的安全气囊只能使用单次，需要对安全气囊进行充气才可再次使用吗，使用比较复杂、昂贵。由此可见，现有的针对仿人机器人摔倒保护的装置比较复杂，一般只针对某个特定部位设计保护装置，通用性不强，因此本领域需要设计一种具有通用保护能力的仿人机器人摔倒保护装置，具有相同结构和不同尺寸的系列，可以应用于机器人的各个关节，吸收机器人摔倒时与地面的碰撞力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构简单、成本低的仿人机器人摔倒保护装置，能够吸收机器人与地面碰撞的冲击力，从而降低或避免仿人机器人摔倒时受到损伤的风险，实现保护仿人机器人的目的。本专利技术的技术方案如下。一种机器人关节的保护装置，所述机器人关节包括枢转连接的第一运动部件和第二运动部件，所述保护装置包括：由可变型材料构成外壳，其能够在受到外力冲击时发生变形；一对弹性部件，其分别固定在所述第一运动部件和第二运动部件，从而将所述外壳固定到所述机器人关节，并且能够随所述机器人关节进行转动。可选地，所述弹性部件通过机器人固定件固定在第一运动部件和第二运动部件。可选地，所述弹性部件通过弹性部件固定件与外壳固定件连接，所述外壳固定件的另一端与可变型的外壳固定。可选地，所述弹性部件为弹簧。本专利技术的另一方面提供了一种机器人关节，包括枢转连接的第一运动部件和第二运动部件，其中还包括以上技术方案中任一项所述的保护装置。可选地，所述机器人关节为髋关节、膝关节或肘关节。本专利技术的另一方面提供了一种仿人机器人，具有人类的外形，能够通过双足行走，其中，所述仿人机器人包括至少一个根据以上技术方案之一所述的机器人关节。本专利技术的另一方面提供了一种机器人关节的保护方法，所述机器人关节包括枢转连接的第一运动部件和第二运动部件，所述保护方法包括以下步骤：提供由可变型材料构成外壳，其能够在受到外力冲击时发生变形；将一对弹性部件通过弹性部件固定件与外壳固定件连接，所述外壳固定件的另一端与可变型的外壳固定；将所述弹性部件通过机器人固定件固定在第一运动部件和第二运动部件。可选地，所述机器人关节转动时，所述弹性部件跟随机器人关节进行转动。可选地，所述外壳在机器人摔倒时，受到外力的冲击，通过变形的方式吸收碰撞时的冲击力。通过以上技术方案，本专利技术设计了一种用于仿人机器人的摔倒保护装置，可以安装在仿人机器人髋关节，膝关节，肘关节等部位，在机器人摔倒时，保护装置先于机器人与地面碰撞。通过保护装置的弹簧、可变性外壳等具有缓冲特性的部件，吸收机器人与地面碰撞的冲击力，从而降低或避免仿人机器人摔倒时受到损伤的风险，实现保护仿人机器人的目的。附图说明图1是本专利技术仿人机器人摔倒保护装置结构示意图。图2是图1中的保护装置在仿人机器人上的应用示例示意图。图中各个附图标记的含义如下：101外壳；102机器人固定件；103弹簧；104弹簧固定件；105外壳固定件。具体实施方式本专利技术所使用的术语“仿人机器人”是指具有两手、两足、头部和躯干等人类外形特征，能用双足进行移动和其它类人功能的人形机器人。图1为本专利技术所提出的仿人机器人摔倒保护装置的结构示意图，包括以下结构：由可变形材料构成外壳101，机器人固定件102，弹簧103，弹簧固定件104，外壳固定件105组成。所述可变形材料可选择在发生变形时能够吸收较多能量的材料，以获得足够的冲击吸收性能。本领域技术人员能够理解，所述可变形材料可以选用现有技术中任何适当的材料，诸如金属材料、高分子材料，以及具有层叠、编织、波纹状、蜂窝状等结构的材料，或者由上述不同材质组成的复合材料。所述外壳101具有能够基本覆盖所述仿人机器人需要保护的位置的尺寸，其一般具有基本为圆弧面形状的主体部，以及至少两个与外壳固定件相连接的端部。所述外壳具有一朝向外侧的迎接外部冲击的表面，以及一朝向内侧的仿人机器人本体的表面。本领域技术人员能够理解，在所述外壳的朝向外侧的表面上，可以进行表面处理，或者进行喷漆等操作，以获得较为美观的外观。所述外壳101可以具有基本均匀的厚度，也可以具有从主体部向端部逐渐减小的厚度。所述外壳101的厚度应当保证该外壳在发生变形时，能够吸收足够多的冲击能量以保护所述仿人机器人。在一可选的实施例中，所述外壳的主体部的最大厚度可以为端部的厚度的1.5倍到2倍。可选地，所述外壳101在主体部具有较大厚度的区域，还可以设置一定数量的孔。本领域技术人员能够理解，这些孔可以为通孔，也可以为盲孔，从而使所述外壳101具有更小的平均密度，以及更轻的整体重量。虽然图1中示出的外壳101在主体部具有若干孔，本领域技术人员能够理解，本专利技术并不局限于此。所述外壳还可以在主体部使用与端部不同的材料，以降低外壳的平均密度，以及整体重量。所述机器人固定件102用于与所述仿人机器人的本体固定，其可以采用现有技术中的任何适合的连接形式。本领域技术人员能够理解，这样的连接形式可以是不可拆卸的，也可以是可拆卸的。所述弹簧103具有适当的劲度系数及尺寸，其能够基本将所述外壳保持在所述仿人机器人需要保护的位置。虽然图1中示出的弹簧103为螺旋弹簧，但是本领域技术人员能够理解，本专利技术并不局限于此。所述弹簧103还可以选用现有技术中的任何弹性部件，诸如压簧、板簧、高分子弹性材料等。所述弹簧固定件104用于将弹簧103的一端与外壳固定件的一端固定，其可以采用现有技术中的任何适合的连接形式。本领域技术人员能够理解，这样的连接形式可以是不可拆卸的，也可以是可拆卸的。所述外壳固定件105的一端与所述弹簧103相连接，另一端与所述外壳的端部相连接。其可以采用现有技术中的任何适合的连接形式。本领域技术人员能够理解，这样的连接形式可以是不可拆卸的，也可以是可拆卸的。保护装置通过机器人固定件102与仿人机器人所需保护的部位固定，弹簧103具有较大的变形能力，一方面，能够跟随机器人关节进行转动，另一方面，能够在摔倒时对冲击力产生缓冲作用，弹簧103通过弹簧固定件104与外壳固定件105连接，外壳固定件105的另一端与可变型的外壳101固定，外壳101在仿人机器人摔倒时，受到外力的冲击，通过变形的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人关节的保护装置，所述机器人关节包括枢转连接的第一运动部件和第二运动部件，所述保护装置包括：由可变型材料构成外壳(101)，其能够在受到外力冲击时发生变形；一对弹性部件(103)，其分别固定在所述第一运动部件和第二运动部件，从而将所述外壳(101)固定到所述机器人关节，并且能够随所述机器人关节进行转动。

【技术特征摘要】
1.一种机器人关节的保护装置，所述机器人关节包括枢转连接的第一运动部件和第二运动部件，所述保护装置包括：由可变型材料构成外壳(101)，其能够在受到外力冲击时发生变形；一对弹性部件(103)，其分别固定在所述第一运动部件和第二运动部件，从而将所述外壳(101)固定到所述机器人关节，并且能够随所述机器人关节进行转动。2.根据权利要求1所述的机器人关节的保护装置，其特征在于，所述弹性部件(103)通过机器人固定件(102)固定在第一运动部件和第二运动部件。3.根据权利要求1所述的机器人关节的保护装置，其特征在于，所述弹性部件(103)通过弹性部件固定件(104)与外壳固定件(105)连接，所述外壳固定件(105)的另一端与可变型的外壳(101)固定。4.根据权利要求1所述的机器人关节的保护装置，其特征在于，所述弹性部件(103)为弹簧。5.一种机器人关节，包括枢转连接的第一运动部件和第二运动部件，其特征在于，还包括根据权利要求1-4中任一项所述的保...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄强，马克赛斯开尔利，张伟民，蔡兆旸，孟立波，余张国，陈学超，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11