支撑模块及具有该支撑模块的机器人制造技术

本发明专利技术公开一种支撑模块及具有该支撑模块的机器人，所述机器人具有改善的结构且稳定地行走。所述机器人包括：主体部；至少一个腿部，连接到主体部，并可运动地支撑主体部；脚，与所述至少一个腿部的下端结合；至少一个支撑模块，与脚的下端结合，所述至少一个支撑模块包括：第一刚性体，与脚的下端结合；空间形成体，与第一刚性体的至少一部分结合，并与第一刚性体的所述至少一部分一起形成空间部分；多个硬颗粒，位于空间部分内，当所述至少一个支撑模块接触地表面，并因此使空间部分的体积减小到预定值或者更小的值时，所述多个硬颗粒拥挤以形成支撑机器人的负载的第二刚性体。

【技术实现步骤摘要】
支撑模块及具有该支撑模块的机器人本申请要求于2011年12月23日在韩国知识产权局提交的第2011-0141530号韩国专利申请的权益，该申请的公开通过引用被包含于此。
本专利技术的实施例涉及一种支撑机器人的负载的支撑模块及具有该支撑模块的机器人。
技术介绍
与被固定的工业机械手臂或者使用轮子运动的机器人不同，对于有腿的机器人，地和机器人之间的关系在每一步都是变化的。通常，为了使有腿的机器人在不跌倒的情况下运动或者站立，机器人的质心需要位于通过机器人的腿与地的接触点形成的支撑多边形内，或者零力矩点需要位于所述支撑多边形内。此外，由于根据当脚接触地时的运动可能发生冲击，并且机器人会由于这样的冲击而失去平衡，所以有效地控制所述冲击并保持所述支撑多边形是重要的。传统的有腿机器人具有各种结构的脚底，即，由可吸收冲击的材料形成的面附着到一个平坦板（主要由高强度金属形成）的结构和仅仅是多边形（三角形或者四边形）形状的角突出的结构，并且脚底的形状和材料根据各种行走运动而变化。在这些结构中，对于脚，仅仅是脚的角突出，可使用执行突出部分的长度改变的机构，或者传感器可附着到脚，从而增加对于地表面的适应性并测量脚之间的力。对于包括具有高强度的一个平坦板的脚，当脚接触地表面时发生的冲击直接传递到机器人的关节，从而降低了机器人的稳定性。如果脚由降低这样的冲击的材料形成，则机器人可甚至由于小振动而摇晃。此外，对于脚的结构，整个脚接触地，支撑多边形可能不通过小的突出部分形成，并且如果准备三点或者四点支撑的脚，以避免这样的问题，则脚的支撑多边形会具有过小的区域。
技术实现思路
因此，本专利技术一方面在于提供一种稳定地行走且具有改善的结构的机器人。将在接下来的描述中部分阐述本专利技术另外的方面，其中一部分通过描述将是显而易见的，或者可以通过本专利技术的实施而得知。根据本专利技术的一方面，一种执行行走的机器人包括：主体部；至少一个腿部，连接到主体部，并可运动地支撑主体部；脚，与所述至少一个腿部的下端结合；至少一个支撑模块，与脚的下端结合，其中，所述至少一个支撑模块包括：第一刚性体，与脚的下端结合；空间形成体，与第一刚性体的至少一部分结合，并与第一刚性体的所述至少一部分一起形成空间部分；多个硬颗粒，位于空间部分内，当所述至少一个支撑模块接触地表面，并因此使空间部分的体积减小到预定值或者更小的值时，所述多个硬颗粒拥挤以形成支撑机器人的负载的第二刚性体。空间形成体可由以下材料形成，所述材料在所述至少一个支撑模块与地表面接触的过程中能够变形成与地表面的形状对应的形状，并且所述材料不沿着任何方向收缩或者膨胀。空间部分的体积可在压力没有施加到所述至少一个支撑模块的状态下最大。空气间隙可形成在所述多个硬颗粒之间，随着空间部分中的被空气间隙占用的体积增大，用于形成第二刚性体的压力可变得更大，随着空间部分中的被空气间隙占用的体积减小，用于形成第二刚性体的压力可更小。根据本专利技术的另一方面，一种用于支撑结构的支撑模块包括：第一刚性体；空间形成体，与第一刚性体的至少一部分结合，并与第一刚性体的所述至少一部分一起形成空间部分；多个硬颗粒，位于空间部分内，当压力施加到支撑模块并因此使空间部分的体积减小到预定值或者更小的值时，所述多个硬颗粒拥挤以形成支撑所述结构的第二刚性体。空间形成体可由不沿着任何方向收缩或者膨胀的材料形成。空间部分的体积可在压力没有施加到支撑模块的状态下最大。空气间隙可形成在所述多个硬颗粒之间，空间部分中的被空气间隙占用的体积可与形成第二刚性体的压力成比例。至少三个支撑模块可与所述结构结合，以支撑所述结构，所述结构的质心可位于由所述至少三个支撑模块形成的支撑多边形内。附图说明通过下面结合附图对实施例进行的描述，本专利技术的这些和/或其他方面将会变得清楚和更易于理解，其中：图1是示出根据本专利技术的一个实施例的支撑模块的视图；图2A至图2C是示出形成刚性体的支撑模块的视图；图3是示出与根据本专利技术的实施例的支撑模块结合的机器人的视图；图4A至图4C是示出与机器人的脚结合的根据本专利技术的实施例的支撑模块的视图；图5是示出与机器人的手结合的根据本专利技术的实施例的支撑模块的视图；图6是示出支撑普通结构的根据本专利技术的实施例的支撑模块的视图。具体实施方式现在，将对本专利技术的实施例进行详细的描述，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指示相同的元件。图1是示出根据本专利技术的一个实施例的支撑模块的视图，图2A至图2C是示出形成刚性体的支撑模块的视图。如图1至图2C中所示，支撑模块100包括：第一刚性体110，连接到将被支撑的物体(附图中，M表示物体的质心)；空间形成体120，与第一刚性体110的下部结合；空间部分130，通过第一刚性体110和空间形成体120形成；多个硬颗粒140，位于空间部分130内。第一刚性体110可由具有刚性的材料（例如，钢、铝或者塑料）形成，使得第一刚性体110的形状不容易由于外力而变形。空间形成体120与第一刚性体110的下表面的至少一部分结合，第一刚性体110和空间形成体120形成空间部分130。空间形成体120可由以下材料形成，所述材料的形状可通过外力自由变形，并且所述材料自身不沿着任何方向收缩或者膨胀。多个硬颗粒140位于空间部分130内，空气间隙150形成在多个硬颗粒140之间。如果足够的空气间隙150形成在多个硬颗粒140之间，则多个硬颗粒140响应于外力具有弹性或者平稳性，并且当空气间隙150减少时，多个硬颗粒140具有刚性，从而形成硬支撑体。如图1中所示，当外力没有施加到支撑模块100时，空间形成体120基本上具有半圆形状，此时，空间部分130的体积变得最大。如图2A中所示，当外力施加到支撑模块100时，即，当支撑模块100接触地时，空间部分130的体积通过空间形成体120逐渐减小（空间形成体120的形状通过外力可自由变形），空间部分130内的空气间隙150减少。空间部分130内的体积减小到指定值或者更小的值，因此，空间部分130中的被空间部分130内的空气间隙150占用的体积减小至指定值或者更小的值，空间部分130内的多个硬颗粒140拥挤，并且不沿着任何方向运动。这里，多个硬颗粒140形成具有刚性的第二刚性体140a。位于空间部分130内的多个硬颗粒140根据空间部分130的体积拥挤以形成硬刚性体的现象称为颗粒堵塞（particlejamming）。当外力没有施加到支撑模块100时通过调节空间部分130的最大体积和空间部分130内的空气间隙150的体积，可根据施加到支撑模块100的外力的强度来调节发生颗粒堵塞的时间点，并且空间部分130内的空气间隙150的体积可通过位于空间部分130内的多个硬颗粒140的数量或者体积来调节。随着空气间隙150的体积增加，造成颗粒堵塞的外压力更大，随着空气间隙150的体积减小，造成颗粒堵塞的外压力更小。即，随着空气间隙150的体积增加，使多个硬颗粒140形成第二刚性体140a的外力更大，随着空气间隙150的体积减小，使多个硬颗粒140形成第二刚性体140a的外力更小。图2B和图2C分别示出了当支撑模块100未竖直地支撑负载时和当接触支撑模块100的地表面不平坦时支撑模块100具有刚性的情况。在未发生颗粒堵塞的初始阶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种执行行走的机器人，所述机器人包括：主体部；至少一个腿部，连接到主体部，并可运动地支撑主体部；脚，与所述至少一个腿部的下端结合；至少一个支撑模块，与脚的下端结合，其中，所述至少一个支撑模块包括：第一刚性体，与脚的下端结合；空间形成体，与第一刚性体的至少一部分结合，并与第一刚性体的所述至少一部分一起形成空间部分；多个硬颗粒，位于空间部分内，当所述至少一个支撑模块接触地表面，并因此使空间部分的体积减小到预定值或者更小的值时，所述多个硬颗粒拥挤以形成支撑机器人的负载的第二刚性体。

【技术特征摘要】
2011.12.23 KR 10-2011-01415301.一种执行行走的机器人，所述机器人包括：主体部；至少一个腿部，连接到主体部，并可运动地支撑主体部；脚，与所述至少一个腿部的下端结合；至少一个支撑模块，与脚的下端结合，其中，所述至少一个支撑模块包括：第一刚性体，与脚的下端结合；空间形成体，与第一刚性体的至少一部分结合，并与第一刚性体的所述至少一部分一起形成空间部分；多个硬颗粒，位于空间部分内，当所述至少一个支撑模块接触地表面，并因此使空间部分的体积减小到预定值或者更小的值时，所述多个硬颗粒拥挤以形成支撑机器人的负载的第二刚性体,其中，空间形成体由以下材料形成，所述材料在所述至少一个支撑模块与地表面接触的过程中能够变形成与地表面的形状对应的形状，并且所述材料不沿着任何方向收缩或者膨胀。2.如权利要求1所述的机器人，其中，空间部分的体积在压力没有施加到所述至少一个支撑模块的状态下最大。3.如权利要求1所述的机器人，其中：空气间隙形成在所述多个硬颗粒之间；随着空间部分中的被空气间隙...

【专利技术属性】
技术研发人员：金柱亨，卢庆植，徐基弘，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：