太极推手机器人制造技术

本发明专利技术提供太极推手机器人，包括人形机身和位于机身背部的控制板，人形机身的四肢设有多个旋转装置，旋转装置设有控制旋转角度的舵机，人形机身的手臂端部设有手掌，手腕的侧面和手掌分别设有压力传感器，所述压力传感器的信号输出端与控制板相连接，控制板与舵机的控制开关相连接。本发明专利技术能够通过压力传感器对环境和与之对练的人进行分析并做出适当反应；还可以通过对太极推手中人的推力大小自动调节舵机的旋转角度，从而控制输出力的值，实现智能化太极推手动作。

【技术实现步骤摘要】
太极推手机器人
本专利技术涉及机器人
，具体涉及一种太极推手机器人。
技术介绍
人形机器人整体结构都是由四部分组合而成，头部、胸部、手臂、腿部，每个部分都是用舵机来执行相应的旋转，摆动等动作。这种人形机器人，只会通过给定的信号作出指定的动作，并且不会考虑环境与人为因素，容易伤害自己或者他人，并不能满足广大群众的需求，也无法满足设备的安全性要求。
技术实现思路
为克服以上现有技术的不足，本专利技术要解决的技术问题是提供一种能够带有反馈控制并且能够人机交互的人形太极推手机器人，适合更广泛的人群，动作更柔和，设备更安全。本专利技术的技术方案是：太极推手机器人，包括人形机身和位于机身背部的控制板，人形机身的四肢设有多个旋转装置，旋转装置设有控制旋转角度的舵机，人形机身的手臂端部设有手掌，手腕的侧面和手掌分别设有压力传感器，所述压力传感器的信号输出端与控制板相连接，控制板与舵机的控制开关相连接。通过机器人手腕侧面和手掌上的压力传感器可以及时、准确地反馈采集力反馈的信息，根据使用者力的大小实时进行舵机旋转角度的调节，从而实现输出力大小的调节，通过控制板进行计算分析，完成与使用者的互动。在太极推手机器人的材料选择上，使用重量轻，强度好，韧性强的金属材料，使其在潮湿或干燥的条件下依然能够具备较长时间的使用寿命。所述旋转装置包括俯仰旋转装置、偏航旋转装置和滚转装置，俯仰旋转装置的舵机轴沿X轴方向设置，偏航旋转装置的舵机轴沿Z轴方向设置，滚转装置的舵机轴沿Y轴方向设置，所述X轴方向为左右水平方向，所述Z轴方向为垂直方向，所述Y轴方向为前后水平方向，所述人形机身的上肢由上至下依次设有俯仰旋转装置、滚转装置、俯仰旋转装置、偏航旋转装置和滚转装置，所述人形机身的下肢由上至下依次设有滚转装置、俯仰旋转装置、俯仰旋转装置、俯仰旋转装置和滚转装置。通过三种不同的旋转装置，可以实现机器人的三维立体动作。其中上肢具有四个旋转自由度的机械臂结构，充分体现太极动作的柔和性。在机器人下半身固定的情况下，与使用者进行左、右手的单手挽花平推手，圆推手，双手推手互练；在下半身可进步、退步的情况下，与使用者进行活步推手互练。人形机身下肢的设计可使其在凹凸不平的路面上依然保持直立状态，能够继续和使用者进行推手动作。所述人形机身的腰部设有俯仰旋转装置，所述人形机身的颈部设有滚转装置。所述人形机身的上肢最上端的俯仰旋转装置和滚转装置位于同一水平高度，所述人形机身的下肢最上端的滚转装置和俯仰旋转装置位于同一水平高度，所述人形机身的下肢最下端的俯仰旋转装置和滚转装置位于同一水平高度。所述舵机为直流旋转电机。所述控制板为STM32处理器。所述太极推手机器人还包括设置于头部的摄像头，所述摄像头的数据输出端与控制板相连接。其中控制板运用视觉反馈，利用安装在头部的双目或体感等设备，对使用者的手部和肘部进行立体建模，得到部位的空间数据，通过机器人逆动力学模型求解得到关节旋转角度，使机器人的双手能够准确的倚住使用者的双臂，完成发力卸力、粘连黏随、不丢不顶、引进落空合等动作，完成太极推手机器人对打练习的应用通过采用上述结构，使得本专利技术能够与人进行太极推手互练的人形机器人，包括：太极定步单推手，双推手；活步单推手和双推手；能和使用者进行语言交流，且能进行太极推手表演和示范教学，具体地，通过力学传感器和视觉环境捕捉设备，能够收集对手力度大小与环境参数，是机器人完成与练习者的互动，此外，视觉捕捉设备也有效保证了对练习环境的实时监控，防止意外事件的发生，而通过设有蓄电池及蓄电池监测电路，能够更加确保了蓄电池对整个机器人进行更加安全、稳定、有效的供电，从而大大保证了机器人的使用性能，在当监测到的相应参数出现异常，存在潜在故障时，主控单元便强制使机器人停止运行，防止误伤练习者及机器人自身，以便采取进一步的保护措施。所述压力传感器为薄膜电阻应变式力学传感器，所述薄膜电阻应变式力学传感器粘贴在人形机身的手腕侧面和手掌上。本专利技术具有的优点和积极效果是：本专利技术为能和人进行太极推手互练的人形机器人，通过压力传感器感应使用者力量，并根据力量对舵机轴的旋转角度进行调节，还能够能自行表演太极推手动作。对于提升人的身体素质和机器人教学有着深刻的意义。附图说明图1是本专利技术太极推手机器人的结构示意图图2是本专利技术太极推手机器人上肢结构爆炸图图中：1、头2、控制板3、摄像头4、俯仰旋转装置5、偏航旋转装置6、滚转装置7、手掌8、脚9、压力传感器具体实施方式如图1、图2所示，本专利技术太极推手机器人，包括人形机身和位于机身背部的控制板2，人形机身的四肢设有多个旋转装置，旋转装置设有控制旋转角度的舵机，人形机身的手臂端部设有手掌7，手腕的侧面和手掌7分别设有压力传感器9，压力传感器9的信号输出端与控制板2相连接，控制板2与舵机的控制开关相连接。旋转装置包括俯仰旋转装置4、偏航旋转装置5和滚转装置6，俯仰旋转装置4的舵机轴沿X轴方向设置，偏航旋转装置5的舵机轴沿Z轴方向设置，滚转装置6的舵机轴沿Y轴方向设置，所述X轴方向为左右水平方向，所述Z轴方向为垂直方向，所述Y轴方向为前后水平方向，人形机身的上肢由上至下依次设有俯仰旋转装置4、滚转装置6、俯仰旋转装置4、偏航旋转装置5和滚转装置6，人形机身的下肢由上至下依次设有滚转装置6、俯仰旋转装置4、俯仰旋转装置4、俯仰旋转装置4和滚转装置6。进一步的，在人形机身的腰部设有俯仰旋转装置4，在人形机身的颈部设有滚转装置5。人形机身的上肢最上端的俯仰旋转装置4和滚转装置6位于同一水平高度，人形机身的下肢最上端的滚转装置6和俯仰旋转装置4位于同一水平高度，人形机身的下肢最下端的俯仰旋转装置6和滚转装置4位于同一水平高度。其中，舵机可以为直流旋转电机，进一步的为通过谐波减速器驱动的直流旋转电机。控制板2为STM32处理器。太极推手机器人还包括设置于头1部的摄像头3，所述摄像头3的数据输出端与控制板2相连接。控制板2运用视觉反馈，利用安装在头部的双目或体感等设备，对使用者的手部和肘部进行立体建模，得到部位的空间数据，通过机器人逆动力学模型求解得到关节旋转角度，使机器人的双手能够准确的倚住使用者的双臂，完成发力卸力、粘连黏随、不丢不顶、引进落空合等动作，完成太极推手机器人对打练习的应用压力传感器9为薄膜电阻应变式力学传感器，所述薄膜电阻应变式力学传感器粘贴在人形机身的手腕侧面和手掌7上。本实例的工作过程：通过机器人手腕侧面和手掌7上的压力传感器9可以及时、准确地反馈采集力反馈的信息，根据使用者力的大小实时进行舵机旋转角度的调节，从而实现输出力大小的调节，通过控制板2进行计算分析，完成与使用者的互动。通过三种不同的旋转装置，可以实现机器人的三维立体动作。其中上肢具有四个旋转自由度的机械臂结构，充分体现太极动作的柔和性。在机器人下半身固定的情况下，与使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.太极推手机器人，其特征在于：包括人形机身和位于机身背部的控制板，人形机身的四肢设有多个旋转装置，旋转装置设有控制旋转角度的舵机，人形机身的手臂端部设有手掌，手腕的侧面和手掌分别设有压力传感器，所述压力传感器的信号输出端与控制板相连接，控制板与舵机的控制开关相连接。/n

【技术特征摘要】
1.太极推手机器人，其特征在于：包括人形机身和位于机身背部的控制板，人形机身的四肢设有多个旋转装置，旋转装置设有控制旋转角度的舵机，人形机身的手臂端部设有手掌，手腕的侧面和手掌分别设有压力传感器，所述压力传感器的信号输出端与控制板相连接，控制板与舵机的控制开关相连接。


2.根据权利要求1所述的太极推手机器人，其特征在于：所述旋转装置包括俯仰旋转装置、偏航旋转装置和滚转装置，俯仰旋转装置的舵机轴沿X轴方向设置，偏航旋转装置的舵机轴沿Z轴方向设置，滚转装置的舵机轴沿Y轴方向设置，所述X轴方向为左右水平方向，所述Z轴方向为垂直方向，所述Y轴方向为前后水平方向，所述人形机身的上肢由上至下依次设有俯仰旋转装置、滚转装置、俯仰旋转装置、偏航旋转装置和滚转装置，所述人形机身的下肢由上至下依次设有滚转装置、俯仰旋转装置、俯仰旋转装置、俯仰旋转装置和滚转装置。


3.根据权利要求2所述的太极推手机器人，其特征在于：所述人形机身的腰部...

【专利技术属性】
技术研发人员：王松，郭荣生，李晓坤，曹蕾，李启鹏，吴立业，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37