具有双足步行与轮式移动互变功能的仿人机器人.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102431604A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102431604A(43)申请公布日2012.05.02(21)申请号201110353199.2(22)申请日2011.11.09(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人陈卫东刘海春魏之暄(74)专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司31236代理人郭国中(51)Int.Cl.B62D57/028(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称具有双足步行与轮式移动互变功能的仿人机器人(57)摘要具有双足步行与轮式移动互变功能的仿人机器人，包括：机器人本体，由驱动器和控制器组成，驱动器通过总线连接控制器，接受控制器输出的驱动控制信号；遥控设备通过无线通讯方式与机器人本体的控制器连接；测距传感器通过总线与机器人本体的控制器相连。本发明所提供的机器人，是仿人机器人与轮式机器人的结合，不仅可以遥控机器人改变当前形态，而且可以通过安装在机器人本体上的测距传感器，监测前方地形特征，根据地面环境和操作任务的需要，自主选择最佳的移动方式，提高机器人的环境适应性和工作效率。CN102436ACCNN110243160402431607A权利要求书1/2页1.一种具有双足步行与轮式移动互变功能的仿人机器人，包括：机器人本体：由具有仿人特点的机械结构连接而成，所述机械结构由驱动器驱动运动，所述驱动器包括驱动机器人双足步行运动的舵机伺服电机和驱动机器人轮式移动的直流伺服电机，所述驱动器通过总线连接控制器，接受所述控制器输出的驱动控制信号；遥控设备：与机器人本体的控制器通过无线通讯方式下发控制命令，遥控机器人本体运动；测距传感器：安装在机器人本体上，通过总线与机器人本体的控制器相连，检测前方一定距离内是否有障碍物，为机器人提供所在环境的外部信息以自主变换运动模式。2.如权利要求1所述的具有双足步行与轮式移动互变功能的仿人机器人，其特征在于，所述仿人特点的机械结构包括踝关节、膝关节、髋关节、腰关节、肩关节、肘关节、头部和脚部，各关节的运动由舵机伺服电机实现。3.如权利要求2所述的具有双足步行与轮式移动互变功能的仿人机器人，其特征在于，所述机器人双腿髋关节和双腿踝关节处均装有车轮，由直流伺服电机驱动，实现机器人轮式移动的前进、倒退和转弯。4.如权利要求3所述的具有双足步行与轮式移动互变功能的仿人机器人，其特征在于，所述车轮包括驱动轮和从动轮，所述驱动轮以直流伺服电机驱动，控制轮式移动状态机器人的前进、后退；所述从动轮通过所在关节的转动控制轮式移动状态机器人的转向。5.如权利要求3或4所述的具有双足步行与轮式移动互变功能的仿人机器人，其特征在于，所述测距传感器安装在机器人的踝关节处，使机器人可以通过环境信息自主变换当前移动方式，增加移动效率。6.如权利要求5所述的具有双足步行与轮式移动互变功能的仿人机器人，其特征在于，所述机器人由双足步行到轮式移动的转换过程中机器人重心在地面的投影点始终保持在机器人接触地面的支撑平面内，保证转换的稳定性，并且所述的转换过程完全可逆。7.如权利要求6所述的具有双足步行与轮式移动互变功能的仿人机器人，其特征在于，所述机器人脚底装有压力传感器，实时检测机器人双足接触地面时的重心投影点位置。8.如权利要求6所述的具有双足步行与轮式移动互变功能的仿人机器人，其特征在于，由双足步行到轮式移动的转换过程为：初始姿态：仿人机器人从站立过渡到深蹲，此过程中机器人要保持重心在地面的投影点在两个脚底板构成的支撑平面内，即机器人始终保持竖直平衡，不能向前后或向两侧摔倒；中间姿态：(a)机器人髋关节和腰关节同时向后运动，使双臂触到地面，即机器人由双足支撑状态变为双足、双臂支撑状态，此过程要保证在重心运动方向上，双足、双臂所形成的支撑平面的面积不超过之前双足支撑平面的面积；(b)保持双足、双臂支撑状态，双臂向后运动，双腿向前伸直，即扩大支撑平面的面积，伸直双腿后使脚底板垂直于地面，使踝关节处的车轮着地，以双臂和踝关节处车轮组成支撑平面的支撑点；(c)双臂向两侧抬起，放平髋关节，机器人呈仰面躺倒姿态，使髋关节处车轮完全着地，以髋关节和踝关节处的车轮作为支撑平面的支撑点；最终姿态：向上折起腰关节，双臂平行于地面向前伸直紧靠身体两侧，使机器人车形姿2CCNN110243160402431607A权利要求书2/2页态的重心在地面的投影点尽可能移动到当前支撑平面的中间部位，以提高车形机器人行驶过程中的稳定性，从而实现机器人从双足步行到轮式移动的转换。3CCNN110243160402431607A说明书1/5页具有双足步行与轮式移动互变功能的仿人机器人技术领域[0001]本发明涉及一种仿人机