【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及一种能量有效的机器人系统,并且更确切地说, 涉及具有被动式动力移动的能量有效的机器人系统。
技术介绍
模仿人类功能,如移动、交谈、对物体进行操纵、或类似功能的不 同类型的机器人系统是已知的。人类的行走是一种复杂的功能,涉及了 足、踝、腿与髋,连同臂和大脑的协调活动。具有行走能力以及与人相 似的形式的机器人系统的 一个实例是双足式机器人。该双足式机器人要 求有精确的致动器以及复杂的控制策略,以便通过主动地控制在腿与足 中的每个关节的角度来模仿人的行走,这样使得机器人的质量中心尽可 能地保持水平。然而,此类受控步态远不如实际的人类行走步态有效。 其结果是,与可比大小的人的行走的能量消耗相比,该双足式机器人要 求更大的能量消耗。最近,已经证明以不太平稳的步态来行走(其中质量中心随着每一 步以一种摆动的方式来升降)提供了在运动效率上的显著增长,由此将 能量输出水平减少到与人类行走更可比的一种水平。具有摆动步态的机 器人系统的一个实例是被动式动力行走器。这种被动式动力行走器是一 种简单的机器,它将机器人的腿的部分模拟为一个被动式的机械结构, 并且利用机器人摆动肢体的动力运动来推动该机器。早期的被动式动力 行走器依赖于重力来走下一个倾斜的表面。近来,被动式动力行走器已7经得到了发展,它们利用至少一个有源的动力源使该机器能够在水平地 面上行走。这种被动式动力行走器的步态显著地是与人相似的,并且随 着足接触到表面并且然后上推而离开该表面而类似于质量中心的一种 上/下运动。由于被动式动力行走器不是主要依赖于持续通电的多个控 制器以及致动器来控制多个关节 ...
【技术保护点】
一种具有被动式动力移动的能量有效的双足式机器人系统,包括: 身体部分,其中该身体部分包括框架; 能量再捕获机构,该能量再捕获机构悬挂在所述框架之内,其中所述能量再捕获机构包括负载;机械能量存储机构,该机械能量存储机构与所述负载以及所述框架互连;导向装置,该导向装置被固定到所述负载上用于引导所述负载相对于所述框架的运动;机械能量输入机构,该机械能量输入机构将所述负载与电能产生机构互连用于从该负载的一种机械运动中产生电能;以及输出装置,用于将所产生的电能传递给能量存储装置; 腿,该腿连接到所述的身体部分上,其中,在被动式动力移动过程中所述腿的一种循环运动通过该机械能量存储机构被传递给所述负载,并且由所述腿的循环运动所引起的所述负载的一种摆动运动被所述机械能量输入机构作为一种机械能量输入传递给所述电能产生机构来产生电能,并且所产生的电能被传递给所述电能存储装置供该机器人系统使用。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2007.5.25 US 11/753,7151.一种具有被动式动力移动的能量有效的双足式机器人系统,包括身体部分,其中该身体部分包括框架;能量再捕获机构,该能量再捕获机构悬挂在所述框架之内,其中所述能量再捕获机构包括负载;机械能量存储机构,该机械能量存储机构与所述负载以及所述框架互连;导向装置,该导向装置被固定到所述负载上用于引导所述负载相对于所述框架的运动;机械能量输入机构,该机械能量输入机构将所述负载与电能产生机构互连用于从该负载的一种机械运动中产生电能;以及输出装置,用于将所产生的电能传递给能量存储装置;腿,该腿连接到所述的身体部分上,其中,在被动式动力移动过程中所述腿的一种循环运动通过该机械能量存储机构被传递给所述负载,并且由所述腿的循环运动所引起的所述负载的一种摆动运动被所述机械能量输入机构作为一种机械能量输入传递给所述电能产生机构来产生电能,并且所产生的电能被传递给所述电能存储装置供该机器人系统使用。2. 如权利要求1所述的机器人系统,其中,所述机器人系统包括 运行性地连接到所述身体部分上的臂。3. 如权利要求2所述的机器人系统,其中,所述臂在移动过程中 在与所述腿相反的反方向上摆动。4. 如权利要求1所述的机器人系统,其中,所述框架包括前框架 部分以及后框架部分,各自具有上框架构件、下框架构件、与所述上框 架构件以及所述下框架构件互连的侧框架构件、以及将该前框架部分与 该后框架部分互连的多个交叉构件。5. 如权利要求1所述的机器人系统,其中,所述摆动运动是垂直 定向的。6. 如权利要求1所述的机器人系统,其中,所述能量再捕获机构是水平定向的,并且该摆动运动是水平定向的。7. 如权利要求1所述的机器人系统,其中,所述能量再捕获机构 捕获转动运动,并且该摆动运动转动地驱动该能量产生机构。8. 如权利要求1所述的机器人系统,其中,所述负载以及所述能 量存储装置是电池。9. 如权利要求1所述的机器人系统,进一步包括两条腿,其中每 条腿包括由膝致动器互连的两个腿构件,并且所述第二腿构件的下端被 踝致动器互连到足上。10. 如权利要求9所述的机器人系统,其中,在移动过程中该负载 的弹簧加载产生了周期性向上的运动,该运动交替地减少每条腿的重量 以增加行走效率。11. 如权利要求l所述的机器人系统,其中,所述机械能量存储机 构是选择性地可调谐的。12. 如权利要求l所述的机器人系统,其中,所述导向装置是在所 述上框架构件与所述下框架构件之间延伸的垂直定向的杆,并且所述负载相对于所述导向装置进行运动。13. 如权利要求l所述的机器人系统,其中,所述电能产生装置是 发电机,并且有齿的梁将所述负载与运行性地连接在所述发动机上的小 齿轮互连。14. 一种具有被动式动力移动的、能量有效的双足式机器人系统, 包括身体部分,其中该身体部分包括框架;能量再捕获机构,该能量再捕获机构悬挂在所述框架之内,其中所 述能量再捕获机构包括能量存储装置;弹簧,该弹簧将所述能量存储装 置与所述框架互连;导向装置,该导向装置被固定到所述负载上用于引 导所述负载相对于所述框架的运动;机械能量输入机构,该机械能量输 入机构将所述能量存储机构与电能产生机构互连用于从所述能量存储 机构的一种机械运动中产生电能;以及输出装置,用于将所产生的电能 传递给所述能量存储装置;接到所述的身体部分上的一双腿,其中在被动式动力移动过程中所述两条腿的一种循环运动通过该弹簧被传递给 所述能量存储装置,并且由所述腿的循环运动所造成的所述能量存储机 构的一种摆动运动被所述机械能量输入机构作为一种机械能量输入传 递给所述电能产生装置以产生电能,并且该电能被传递给所述电能存储 装置供该机器人系统使用。15. 如权利要求14所述的机器人系统,进一步包括,运行性地连 接到所述身体部分上的臂,其中所述臂在移动过程中在与所述腿相反的 反方向上摆动。16. 如权利要求14中所述的机器人系统,其中,所述框架包括前 框架部分以及后框架部分,各自具有上框架构件、下框架构件、与所述 上框架构件以及所述下框架构件互连的侧框架构件、以及将...
【专利技术属性】
技术研发人员:S·F·卡利克,
申请(专利权)人:丰田自动车工程及制造北美公司,
类型:发明
国别省市:US
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