CN107584475A - 人工智能机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种人工智能机器人，包括：头部，颈关节，躯干，肩关节，腰部关节，胯关节，大臂，肘关节，小臂，腕关节，手爪，大腿，膝关节，小腿，脚部，踝关节；该人工智能机器人为人形机器人，头部设置有微型处理器，头部外设有无线信号接收发射器，头部的正前方还设置有与所述的微型处理器连接的摄像头眼睛，摄像头眼睛可获取外部环境相关数据并传送给微型处理器；脚部设置有万向轮装置，还设置有动力驱动装置、控制终端和角速度传感器。本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、操作简单、且能同步无线控制的人工智能机器人。
Description
技术领域
本发明涉及一种人工智能设备，尤其是一种结构简单、操作简单、且能同步无线控制的人工智能机器人。
背景技术
机器人是人类新世纪的伟大发明，是传统的机构学和近代电子科技结合的产物，是计算机科学、控制论、机构学、信息科学和传感技术等多学科综合性科技产物，他是一种仿人操作、高速运行和精度较高的智能化动力设备。机器人技术的出现和发展，对人类社会生活产生了深远的影响，且目前机器人产业已经成为当代应用最为广泛，发展迅速的高科技产业之一。机器人的种类多种多样，从不同的分类角度可以对机器人有不同的分类，仿生机器人是未来机器人领域的一个发展方向，按照仿生学地角度来可分为：蛇形机器人、尺蠖爬行机器人、蜘蛛式爬行机器人、类人机器人等。其中类人机器人是很多科研机构研究的重点，其最大的难关就是双足直立快速稳定行走，运动精度控制和行进、转向时的平衡控制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、操作简单、且能同步无线控制的人工智能机器人。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种人工智能机器人，包括：头部，颈关节，躯干，肩关节，腰部关节，胯关节，大臂，肘关节，小臂，腕关节，手爪，大腿，膝关节，小腿，脚部，踝关节；所述的人工智能机器人为人形机器人，所述的头部通过颈关节与所述的躯干连接，所述的大臂通过所述的肩关节与所述的躯干连接，所述的小臂通过所述的肘关节与所述的大臂连接，所述的手爪通过所述的腕关节与所述的小臂连接，所述的腰部关节与所述的躯干的下部连接，所述的大腿通过所述的胯关节与所述的腰部关节连接，所述的小腿通过所述的膝关节与所述的大腿连接，所述的脚部通过所述的踝关节与所述的小腿连接；所述的头部设置有微型处理器；所述的头部的正前方还设置有与所述的微型处理器连接的摄像头眼睛，摄像头眼睛可获取外部环境相关数据并传送给微型处理器；所述的躯干内设置有可充电蓄电池，是机器人的动力源，可充电蓄电池的应用在提高便利性的前提下可有效提高机器人的工作续航时间；所述的手爪为四杆铰链机构，每只手爪有两根手指，区别于人手的五根手指，虽然不能完成复杂动作，但是操作更为简单，降低操作难度和复杂程度；所述的脚部安装有万向轮装置，在道路较平坦时，万向轮装置下放，可提高机器人的行走速度，有障碍物或需跨越的时候，万向轮装置收缩，使用脚部走路；所述的肩关节、腕关节和颈关节各设置有两个互相垂直的动力驱动装置，用以保证两个方向的旋转动作，所述的肘关节、腰部关节、胯关节、膝关节、小臂、小腿、手爪和万向轮装置各设置有一个动力驱动装置，所述的动力驱动装置与所述的微型处理器连接，接收微型处理器发出的动作命令，用于控制四肢躯干做出动作；所述的头部外设有无线信号接收发射器，与所述的微型处理器连接，用于接收或发射信号；还包括控制终端，所述的控制终端与所述的无线信号接收发射器连接，可控制所述的微型处理器，通过控制终端可有效控制机器人，降低机器人的操作难度。机器人的小腿设置有动力驱动装置，机器人在转向时通过小腿部分的旋转即可实现转向，转向过程不需要模仿人转向时的复杂动作，简化转向动作，有利于机器人平衡控制。
优选的，作为进一步的优化改进，所述的控制终端由终端无线信号接收发射器、操作服、VR眼镜、左手爪控制器、右手爪控制器、左脚部控制器和右脚部控制器组成，以上装置由操作人员穿戴于身上，所述的操作服、VR眼镜、左手爪控制器、右手爪控制器、左脚部控制器和右脚部控制器皆设置有陀螺仪，所述的陀螺仪组成完整回路，连接所述的终端无线信号接收发射器，通过其向所述的微型处理器发送相关数据；人工智能机器人身体上与操作服、手爪和脚部设置陀螺仪的相对应部位设置有相同数量的角速度传感器，所述的角速度传感器组成完整回路并与所述的微型处理器连接。
陀螺仪是一种用来传感与维持方向的装置，基于角动量守恒的理论设计出来的。陀螺仪主要是由一个位于轴心且可旋转的转子构成。陀螺仪一旦开始旋转，由于转子的角动量，陀螺仪有抗拒方向改变的趋向。陀螺仪基本上就是运用物体高速旋转时，角动量很大，旋转轴会一直稳定指向一个方向的性质，所制造出来的定向仪器。它需转得够快，或者惯量够大（也可以说是角动量要够大）。高速旋转的物体的旋转轴，对于改变其方向的外力作用有趋向于垂直方向的倾向。而且，旋转物体在横向倾斜时，重力会向增加倾斜的方向作用，而轴则向垂直方向运动，就产生了摇头的运动（岁差运动）。然后回路读取陀螺仪旋转轴的运动方向，反推出陀螺仪安装位置的运动，通过操作服、VR眼镜、左手爪控制器、右手爪控制器、左脚部控制器和右脚部控制器的陀螺仪的协调动作，可以准确采集到操作者的操作运动。动作数据采集完之后通过控制终端设置的终端无线信号接收发射器将信号传输到机器人的无线信号接收发射器，由其传输给机器人微型处理器，微型处理器发出动作命令到动力驱动装置，同步控制机器人做出与操作人员相应的动作。操作人员通过VR眼镜和摄像头眼睛，观察机器人周围的工作环境，设置于机器人身上的角速度传感器组成的回路会检测机器人的动作，并通过微型处理器以及无线信号接收发射器反馈给控制终端，方便操作者了解机器人情况。
优选的，作为进一步优化改进，所述的脚部的万向轮装置由四个转轮组成，脚部前后位置各有一个左右活动方向的转轮，脚部中位置并排设置两个前后活动的转轮。该结构能够有效保证机器人的行走与平衡的稳定性。
优选的，为了使陀螺仪回路能更好的工作，让操作人员能更简单更精确的操作和了解机器人的工作情况，作为进一步的优化改进，所述的操作服上设置有右小臂陀螺仪、右大臂陀螺仪、右肩关节陀螺仪、右胸陀螺仪、腹部陀螺仪、左胸陀螺仪、左肩关节陀螺仪、左大臂陀螺仪、左小臂陀螺仪、左胯关节陀螺仪、左大腿陀螺仪、左小腿陀螺仪、右胯关节陀螺仪、右大腿陀螺仪和右小腿陀螺仪各一个；所述的左手爪控制器、右手爪控制器、左脚部控制器和右脚部控制器各设置有一个陀螺仪；所述的VR眼镜内置一个陀螺仪；以上所述的二十一个陀螺仪组成一个回路，连接所述的终端无线信号接收发射器，通过其向所述的微型处理器发送相关数据；人工智能机器人身体上与操作服、手爪和脚部设置陀螺仪的相对应部位设置有相同数量的角速度传感器，所述的角速度传感器组成完整回路并与所述的微型处理器连接。较多的陀螺仪和角速度传感器均匀分布于操作人员和机器人的身上，能达到更好的效果。
优选的，为了降低控制难度，作为进一步的优化改进，所述的控制终端可以选择无线遥控式控制器，该控制器设置有显示屏，用以显示摄像头眼睛获取的外部环境影像。所述的无线遥控式控制器设置有控制终端无线信号接收发射器。且由于操作简单，通过简单学习即可控制机器人执行简单的动作。
优选的，为了让机器人和操作人员获得更好的视野，作为进一步的优化改进，所述的摄像头眼镜选择广角摄像头。
优选的，为了让机器人能更好的工作，对动力驱动装置作进一步的优化改进，所述的动力驱动装置为大扭矩合金舵机。
优选的，作为进一步的优化改进，所述的微型处理器为32位微型处理器，满足机器人的智能化要求，且成本较低。
优选的，作为进一步的优化改进，所述的人工智能机器人的躯干和四肢的制作材料为合金类材料。根据不同类型机器人的需求选择合适的合金材料，如降低重量可选择铝合金材料。
与现有技术相比，本发明的优点是：将陀螺仪回路与角速度传感器回路应用到人工智能机器人上，降低了机器人的操作难度，提高了工作精确度和准确度；将VR眼镜应用到人工智能机器人上，可以让操作人员获得身临其境的感觉，操作更加简单；大扭矩合金舵机的应用，可以使人工智能机器人获得更好的动力驱动；广角摄像头的应用，可以使人工智能机器人获得更好的视野；万向轮装置的应用，人工智能机器人采用轮足配合运动，大大提高了机器人运动的速度、平稳性能和越障能力。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的简图。
图2是本发明的操作人员穿戴控制终端简图。
图3是本发明的操作服陀螺仪分布简图。
图4是本发明的万向轮装置简图。
图5是本发明的万向轮装置的转轮简图。
图6是本发明的机器人头部细节简图。
图7是本发明的机器人腰部关节细节简图。
图8是本发明的机器人手爪内部构造简图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文的本发明的人工智能机器人，将以较佳实施例，配合所附相关附图，作详细说明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语 “上”、“下”、“竖直”、“水平”、 “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本实施例的人工智能机器人，如图1至图8所示，包括：头部2，颈关节8，躯干6，肩关节9，腰部关节10，胯关节11，大臂3，肘关节19，小臂4，腕关节18，手爪5，大腿12，膝关节13，小腿14，脚部15，踝关节16；人工智能机器人为人形机器人，头部2通过颈关节8与躯干6连接，大臂3通过肩关节9与躯干6连接，小臂4通过肘关节19与大臂3连接，手爪5通过腕关节18与小臂4连接，腰部关节10与躯干6的下部连接，大腿12通过所述的胯关节11与腰部关节10连接，小腿14通过所述的膝关节13与大腿12连接，脚部15通过踝关节16与小腿14连接；头部2设置有微型处理器；头部2的正前方还设置有与微型处理器连接的摄像头眼睛7，摄像头眼睛7可获取外部环境相关数据并传送给微型处理器；躯干6内设置有可充电蓄电池，是机器人的动力源，可充电蓄电池的应用在提高便利性的前提下可有效提高机器人的工作续航时间；手爪5为四杆铰链机构，每只手爪5有两根手指，区别于人手的五根手指，虽然不能完成复杂动作，但是操作更为简单，降低操作难度和复杂程度；脚部15安装有万向轮装置17，在道路较平坦时，万向轮装置17下放，可提高机器人的行走速度，有障碍物或需跨越的时候，万向轮装置17收缩，使用脚部15走路；肩关节9、腕关节18和颈关节8各设置有两个互相垂直的动力驱动装置，用以保证两个方向的旋转动作，肘关节19、腰部关节10、胯关节11、膝关节13、小臂4、小腿14、手爪5和万向轮装置17各设置有一个动力驱动装置，动力驱动装置与所述的微型处理器连接，接收微型处理器发出的动作命令，用于控制头部和四肢躯干做出动作；头部2外设有无线信号接收发射器1，与微型处理器连接，用于接收或发射信号；还包括控制终端，控制终端与无线信号接收发射器1无线连接，可控制微型处理器，通过控制终端可有效控制机器人，降低机器人的操作难度。机器人的小腿14设置有动力驱动装置，机器人在转向时通过小腿14部分的旋转即可实现转向，转向过程不需要模仿人转向时的复杂动作，简化转向动作，有利于机器人平衡控制。
如图2所示，控制终端由终端无线信号接收发射器21、操作服22、VR眼镜20、左手爪控制器23、右手爪控制器25、左脚部控制器24和右脚部控制器26组成，操作服22、VR眼镜20、左手爪控制器23、右手爪控制器25、左脚部控制器24和右脚部控制器26皆设置有陀螺仪，陀螺仪组成完整回路，连接终端无线信号接收发射器21，通过其向微型处理器发送相关数据；人工智能机器人身体上与操作服22、手爪和脚部设置陀螺仪的相对应部位设置有相同数量的角速度传感器，角速度传感器组成完整回路并与微型处理器连接。
如图4和图5所示，脚部15的万向轮装置17由四个转轮组成，脚部15前后位置各有一个左右活动方向的转轮，脚部15中位置并排设置两个前后活动的转轮。该结构能够有效保证机器人的行走与平衡的稳定性。
如图3所示，操作服上设置有右小臂陀螺仪101、右大臂陀螺仪102、右肩关节陀螺仪103、右胸陀螺仪104、腹部陀螺仪105、左胸陀螺仪106、左肩关节陀螺仪107、左大臂陀螺仪108、左小臂陀螺仪109、左胯关节陀螺仪110、左大腿陀螺仪111、左小腿陀螺仪112、右胯关节陀螺仪113、右大腿陀螺仪114和右小腿陀螺仪115各一个；左手爪控制器23、右手爪控制器25、左脚部控制器24和右脚部控制器26各设置有一个陀螺仪；所述的VR眼镜20内置一个陀螺仪；以上的二十一个陀螺仪组成一个回路，连接终端无线信号接收发射器21，通过其向微型处理器发送相关数据；人工智能机器人身体上与操作服22、左手爪控制器23、右手爪控制器25、左脚部控制器24和右脚部控制器26设置陀螺仪的相对应部位设置有相同数量的角速度传感器，角速度传感器组成完整回路并与微型处理器连接。较多的陀螺仪和角速度传感器均匀分布于操作人员和机器人的身上，能达到更好的效果。
具体的实施例一，机器人的摄像头眼睛7获取外部环境实况，并将之传送给头部2内的微型处理器，微型处理器对环境实况进行处理后通过设于头部2外的无线信号接收发射器1将相关数据信号传输给控制终端的终端无线信号接收发射器21，其将相关数据信号传输给VR眼镜20，操作人员读取3D影像，根据实际情况作出动作，操作服22、VR眼镜20、左手爪控制器23、右手爪控制器25、左脚部控制器24和右脚部控制器26内设置的陀螺仪组成的陀螺仪回路会对操作人员的全身动作进行数据捕捉和收集并将之汇总，然后通过终端无线信号接收发射器21发送给机器人头部2外的无线信号接收发射器1，其将捕捉收集到的操作人员动作数据传输给微型处理器，微型处理器会对收到的动作数据进行整理，根据处理结果向设置于机器人身体内的动力驱动装置发出命令，动力驱动装置执行命令，机器人作出相应的动作，机器人作出动作的过程中其身体上设置的与操作服22、VR眼镜20、左手爪控制器23、右手爪控制器25、左脚部控制器24和右脚部控制器26设置陀螺仪相对应部位设置的角速度传感器会对机器人的动作执行情况进行捕捉和数据收集，然后通过设于头部2外的无线信号接收发射器1将相关数据信号传输给控制终端的终端无线信号接收发射器21，其将相关数据信号传输给VR眼镜20，操作人员读取相关数据，操作人员深入了解机器人的动作执行完成度和准确度，方便下一步动作执行。机器人一般使用腿和脚走路，如果道路较平坦时，操作人员可通过脚部控制器发出命令，万向轮装置17下放，转轮行走，行走速度更快。
具体的实施例二，机器人的摄像头眼睛7获取外部环境实况，并将之传送给头部2内的微型处理器，微型处理器对环境实况进行处理后通过设于头部2外的无线信号接收发射器1将相关数据信号传输给无线遥控式控制器的终端无线信号接收发射器，其将相关数据信号传输给无线遥控式控制器，操作人员通过显示屏读取摄像头眼睛7获取的外部环境实况，操作人员通过无线遥控式控制器发出操作指令，然后通过终端无线信号接收发射器发送给机器人头部2外的无线信号接收发射器1，其将操作人员发出的指令传输给微型处理器，微型处理器会对收到的指令进行整理，根据处理结果向设置于机器人身体内的动力驱动装置发出命令，动力驱动装置执行命令，机器人作出相应的动作，操作人员通过实际观察，了解机器人的动作执行完成度和准确度，方便下一步动作执行。机器人一般使用腿和脚走路，如果道路较平坦时，操作人员可通过脚部控制器发出命令，万向轮装置17下放，转轮行走，行走速度更快。
综上所述，本发明将陀螺仪、角速度传感器、万向轮装置、控制终端、VR眼镜、广角摄像头等技术综合运用到人工智能机器人上，在现有领域中没有被提及，且相关技术的运用，令该人工智能机器人具备了很多优点，如结构简单，操作简单，能同步无线人工智能控制机器人等。因此，本发明具有显著的进步。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种人工智能机器人，包括：头部（2），颈关节（8），躯干（6），肩关节（9），腰部关节（10），胯关节（11），大臂（3），肘关节（19），小臂（4），腕关节（18），手爪（5），大腿（12），膝关节（13），小腿（14），脚部（15），踝关节（16）；所述的人工智能机器人为人形机器人，所述的头部（2）通过颈关节（8）与所述的躯干（6）连接，所述的大臂（3）通过所述的肩关节（9）与所述的躯干（6）连接，所述的小臂（4）通过所述的肘关节（19）与所述的大臂（3）连接，所述的手爪（5）通过所述的腕关节（18）与所述的小臂（4）连接，所述的腰部关节（10）与所述的躯干（6）的下部连接，所述的大腿（12）通过所述的胯关节（11）与所述的腰部关节（10）连接，所述的小腿（14）通过所述的膝关节（13）与所述的大腿（12）连接，所述的脚部（15）通过所述的踝关节（16）与所述的小腿（14）连接；所述的头部（2）设置有微型处理器；所述的头部（2）的正前方还设置有与所述的微型处理器连接的摄像头眼睛（7）；所述的躯干（6）内设置有可充电蓄电池；其特征在于：所述的手爪（5）为四杆铰链机构，每只手爪有两根手指；所述的脚部（15）安装有万向轮装置（17）；所述的肩关节（9）、腕关节（18）和颈关节（8）各设置有两个互相垂直的动力驱动装置，所述的肘关节（19）、腰部关节（10）、胯关节（11）、膝关节（13）、小臂（4）、小腿（14）、手爪（5）和万向轮装置（17）各设置有一个动力驱动装置，所述的动力驱动装置与所述的微型处理器连接，用于控制头部和四肢躯干；所述的头部（2）外设有无线信号接收发射器（1），与所述的微型处理器连接；还包括控制终端，所述的控制终端与所述的无线信号接收发射器（1）连接，可控制所述的微型处理器。
2.根据权利要求1所述的人工智能机器人，其特征在于：所述的控制终端由终端无线信号接收发射器（21）、操作服（22）、VR眼镜（20）、左手爪控制器（23）、右手爪控制器（25）、左脚部控制器（24）和右脚部控制器（26）组成，所述的操作服（22）、VR眼镜（20）、左手爪控制器（23）、右手爪控制器（25）、左脚部控制器（24）和右脚部控制器（26）皆设置有陀螺仪，所述的陀螺仪组成完整回路，连接所述的终端无线信号接收发射器（21），通过其向所述的微型处理器发送相关数据；人工智能机器人身体上与操作服（22）、手爪和脚部设置陀螺仪的相对应部位设置有相同数量的角速度传感器，所述的角速度传感器组成完整回路并与所述的微型处理器连接。
3.根据权利要求2所述的人工智能机器人，其特征在于：所述的脚部（15）的万向轮装置（17）由四个转轮组成，脚部前后位置各有一个左右活动方向的转轮，脚部中位置并排设置两个前后活动的转轮。
4.根据权利要求2或3所述的人工智能机器人，其特征在于：所述的操作服上设置有右小臂陀螺仪（101）、右大臂陀螺仪（102）、右肩关节陀螺仪（103）、右胸陀螺仪（104）、腹部陀螺仪（105）、左胸陀螺仪（106）、左肩关节陀螺仪（107）、左大臂陀螺仪（108）、左小臂陀螺仪（109）、左胯关节陀螺仪（110）、左大腿陀螺仪（111）、左小腿陀螺仪（112）、右胯关节陀螺仪（113）、右大腿陀螺仪（114）和右小腿陀螺仪（115）各一个；所述的左手爪控制器（23）、右手爪控制器（25）、左脚部控制器（24）和右脚部控制器（26）各设置有一个陀螺仪；所述的VR眼镜（20）内置一个陀螺仪；以上所述的二十一个陀螺仪组成一个回路，连接所述的终端无线信号接收发射器（21），通过其向所述的微型处理器发送相关数据；人工智能机器人身体上与操作服（22）、左手爪控制器（23）、右手爪控制器（25）、左脚部控制器（24）和右脚部控制器（26）设置陀螺仪的相对应部位设置有相同数量的角速度传感器，所述的角速度传感器组成完整回路并与所述的微型处理器连接。
5.根据权利要求1所述的人工智能机器人，其特征在于：所述的控制终端是带显示屏的无线遥控式控制器，所述的无线遥控式控制器设置有控制终端无线信号接收发射器。
6.根据权利要求4所述的人工智能机器人，其特征在于：所述的摄像头眼镜（7）是广角摄像头。
7.根据权利要求2或6所述的人工智能机器人，其特征在于：所述的动力驱动装置为大扭矩合金舵机。
8.根据权利要求7所述的人工智能机器人，其特征在于：所述的微型处理器为32位微型处理器。
9.根据权利要求8所述的人工智能机器人，其特征在于：所述的人工智能机器人的躯干和四肢的制作材料为合金类材料。
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