CN205889195U - 智能机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能机器人，其主控制部分接收动作命令，并根据所述动作命令生成控制信号发送至所述动作驱动部分；动作驱动部分与主控制部分连接，接收所述控制信号，并根据控制信号驱动动作执行部分实现相应的动作，所述动作执行部分包括智能机器人的头部、前肢、腰部、腿部以及脚踝的活动关节；动作驱动部分包括多个舵机，分别位于智能机器人的头部、前肢、腰部、腿部、以及脚踝的关节处，用于驱动相应的关节实现相应的动作。本实用新型能够像真实人类那样靠二足行走，达到逼真的仿生效果，人见人爱，适合作为各种年龄层次人使用的长期陪伴型机器人，特别是作为孤独症患者和精神障碍者的治愈机器人，也可以成为生活中的终身伴侣。

Description

智能机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术，具体涉及一种智能机器人。

背景技术

现有的宠物机器人大部分属于玩具类，几乎全为儿童设计制造，且大多属于不同年龄阶段或不同性别的小部分人群，其中大部分宠物机器人动作简单、结构单一、功能少，基本没有大人和老年人要求的机器人，更少有看护型和陪伴型的智能宠物机器人。

大部分智能宠物机器人的行走方式都属于轮式，轮式机器人效率高，但并不具有动物本身的仿生模样。现有的企鹅机器人没有能实现二足行走的方案，在中国专利CN201310005339.1提供一种可遥控机动玩具企鹅，其行走方式是靠下半身一动力电机，经齿轮变速后驱动底部轮子滚动行走，滚动行走运动控制简单，但难以达到逼真的企鹅机器人仿生效果。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种具有逼真仿生效果的智能机器人。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

根据本实用新型的一方面，提供一种智能机器人，包括：主控制部分、动作驱动部分和动作执行部分，主控制部分接收动作命令，并根据所述动作命令生成控制信号发送至所述动作驱动部分；所述动作驱动部分与所述主控制部分连接，接收所述控制信号，并根据所述控制信号驱动动作执行部分实现相应的动作；

其中，所述动作执行部分包括智能机器人的头部、前肢、腰部、腿部以及脚踝的活动关节；

所述动作驱动部分包括多个舵机，分别位于智能机器人的头部、前肢、腰部、腿部、以及脚踝的关节处，用于驱动相应的活动关节实现相应的动作。

优选地，所述智能机器人的头部与躯干通过第一活动关节相连，所述第一活动关节处装有第一舵机和第二舵机，所述第一活动关节具有2个运动自由度。

优选地，所述第一舵机驱动智能机器人的头部执行俯仰动作，所述第二舵机驱动智能机器人的头部执行摇头动作。

优选地，所述智能机器人的左前肢与肩部通过第二活动关节相连，所述第二活动关节处至少装有一个舵机；所述智能机器人的右前肢与肩部通过第三活动关节相连，所述第三活动关节处至少装有一个舵机。

优选地，所述第二活动关节处装有第三舵机和第四舵机，所述第三舵机驱动智能机器人的左前肢执行上下拍动动作，所述第四舵机驱动智能机器人的左前肢执行前后摇摆动作。

优选地，所述第三活动关节处装有第五舵机和第六舵机，所述第五舵机驱动智能机器人的右前肢执行上下拍动动作，所述第六舵机驱动智能机器人的右前肢执行前后摇摆动作。

优选地，所述智能机器人的左腿与躯干通过第四活动关节相连，所述第四活动关节处至少装有一个舵机；所述智能机器人的右腿与躯干通过第五活动关节相连，所述第五活动关节处至少装有一个舵机。

优选地，所述第四活动关节处装有第七舵机和第八舵机，所述第七舵机驱动智能机器人的左腿执行旋转动作，所述第八舵机驱动智能机器人的左腿执行前后摇摆动作。

优选地，所述第五活动关节处装有第九舵机和第十舵机，所述第九舵机驱动智能机器人的右腿执行旋转动作，所述第十舵机驱动智能机器人的右腿执行前后摇摆动作。

优选地，所述智能机器人的腰部装有平衡块以及驱动所述平衡块的第十一舵机，所述平衡块用于控制智能机器人行走时的重心，具有1个运动自由度。

优选地，所述智能机器人的左脚踝处装有第十二舵机，所述智能机器人的右脚踝处装有第十三舵机，所述左脚踝与右脚踝处均具有1个运动自由度。

优选地，所述第十二舵机和第十三舵机分别驱动智能机器人的左脚踝和右脚踝执行旋转动作。

优选地，所述智能机器人为智能企鹅机器人，所述前肢为翅膀。

本实用新型通过在机器人的头部、前肢、腿部以及脚踝的活动关节处设置实现不同自由度的多个舵机，能够像真实人类那样靠二足行走，达到逼真的仿生效果，人见人爱。此智能机器人适合作为各种年龄层次人使用的长期陪伴型机器人，特别是作为孤独症患者和精神障碍者的治愈机器人，也可以成为生活中的终身伴侣。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚。

图1为根据本实用新型的实施例的智能机器人中控制***的连接框图。

图2为根据本实用新型的实施例的智能机器人的结构示意图。

图3为智能机器人实现点头动作的结构示意图。

图4a-图4b分别为智能机器人实现向右和向左摇头动作的结构示意图。

图5a-图5e分别为智能机器人实现双翅上下扇动、双翅前后摇摆以及双翅张开拥抱动作的结构示意图。

图6a-图6d为智能机器人行走动作的过程示意图。

具体实施方式

以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。图1为根据本实用新型的实施例的智能机器人中控制***的连接框图。如图1所示，该智能机器人100包括主控制部分101、动作驱动部分102、动作执行部分103，主控制部分101用于接收外部输入的动作命令，如通过机器人身上的命令输入屏幕输入命令，并根据所述动作命令生成控制信号并发送至所述动作驱动部分102；所述动作驱动部分102用于接收所述控制信号，并根据所述控制信号驱动动作执行部分103执行动作。

本实用新型本体结构如图2所示，主要包括头部20、两个前肢21-22、腰部23、两个腿部24-25、两只脚部26-27以及脚踝(未图示)等部分结构。

动作执行部分103包括8个运动关节，分别位于智能机器人100的头部、前肢、腰部、腿部以及脚踝处。动作驱动部分102包括13个舵机，分别驱动相关关节。主控制部分101驱动位于智能机器人100的头部、前肢、腰部、腿部、脚踝的舵机，进而实现头部、前肢、腰部、腿部、脚部的运动。前肢及腿部处的每一个活动关节处至少安装一个舵机，优选为两个。主控制部分101通过对电机的控制分别驱动相关关节，能进行单独动作及复杂组合动作。脚部行走的重心靠腰部的平衡块(未图示)调整，所述平衡块由一个电机驱动。机器人能实现各部位单独动作和组合动作(电机一般运行速度为0.2sec/60°)。

本实用新型本体共有13个运动自由度，可以实现头部、前肢、腰部、腿部、脚部的运动；下面以企鹅机器人为例进行详细描述，图3为企鹅机器人实现点头动作的示意图，图4a-图4b分别为企鹅机器人实现向右和向左摇头动作的示意图，点头动作执行动作A即可实现，摇头动作执行动作B即可实现。

1、基本自由度：

规定从电机轴伸端看，电机顺时针转动为正角度，逆时针转动为负角度；企鹅的立正站立姿势时，电机轴的位置为电机的初始位置(即零度位置)。

2、头部自由度：头部与身体的连接部位具有2个运动自由度，可以实现点头和摇头的动作。

2.1点头-A：头竖直，眼睛平视前方时定为头部初始位置及电机转动0度位置，电机1动作幅度范围为-60°～30°，电机运转速度可调,即可实现头部俯仰动作；(点头时动作范围为：-30°～10°，电机运转速度为0.2sec/60°)。

2.2摇头-B：头竖直，眼睛平视前方时定为头部初始位置即电机转动0度位置，电机2动作范围为-90°～90°，电机运转速度可调，即可实现头部水平方向的摇摆动作；(摇头时动作幅度为-60°～60°，电机运转速度为0.2sec/60°)。

图5a-图5e分别为企鹅机器人实现双翅上下扇动、双翅前后摇摆以及双翅张开拥抱动作的示意图。

3、前肢自由度：每个前肢分别具有2个运动自由度，可以实现前肢的上下拍动和前后摇摆的动作。

3.1左侧前肢上下拍动-C：前肢收拢状态为初始状态，电机3动作，动作范围为0°～135°，电机速度可调，即可实现企鹅左侧前肢竖直方向的扇动。

3.2右侧前肢上下拍动-D：前肢收拢状态为初始状态，电机5动作，动作范围为-135°～0°，电机速度可调，即可实现企鹅右侧前肢竖直方向的扇动。

3.3左侧前肢前后摇摆-E：前肢收拢状态为初始状态，电机4动作，电机动作幅度为-60°～120°，电机速度可调，即可实现企鹅左侧前肢前后方向的摇摆。

3.4右侧前肢前后摇摆-F：前肢收拢状态为初始状态，电机6动作，电机动作幅度为-120°～60°，电机速度可调，即可实现企鹅右侧前肢前后方向的摇摆。

如图5a-图5b所示，执行动作C和动作D实现双翅上下扇动，且动作C和动作D同时同速度运作。以电机3的电机轴位置作为初始位置，电机3和电机5驱动前肢先同时运动到上方30度，然后在30°～60°之间来回正反转动，转速可根据需要调节，可以缓慢扇动，也可快速拍动。

如图5c-图5d所示，执行动作E、F实现双翅前后摇摆，且动作E和动作F同时同速度运行。以电机4的电机轴位置作为初始位置，电机4和6驱动前肢先同时运动到前方30度位置，然后向后运动30度，在-30°～30°之间来回运动即可，速度快慢可通过调节电机旋转速度来实现。

如图5e所示，动作C、D、E、F配合动作可以实现双翅张开(拥抱动作)，以电机3的电机轴位置作为初始位置，电机3、5动作从初始位置旋转到90度的位置；以电机4的电机轴位置作为初始位置，同时电机4、6也从0度位置旋转到90度位置，此时企鹅双翅完全张开到与肩平齐的位置。

图6a-图6d为企鹅机器人行走动作的过程示意图。

4、腿部自由度：每个腿部分别具有2个运动自由度，实现腿部旋转以及前后摇摆的动作。

4.1左腿旋转动作-G：企鹅立正站立时电机为初始状态，电机7旋转，旋转范围为0°～360°，电机速度可调。

4.2右腿旋转动作-H：企鹅立正站立时电机为初始状态，电机9旋转，旋转范围为0°～360°，电机速度可调。

4.3左腿前后摇摆动作-I：企鹅立正站立时电机为初始状态，电机8旋转，旋转范围为0°～30°。

4.4右腿前后摇摆动作-J：企鹅立正站立时电机为初始状态，电机10旋转，旋转范围为-30°～0°。

5、腰部自由度：脚部行走的重心靠腰部的平衡块调整，所述平衡块由一个电机驱动。

平衡块偏转-K：平衡块重心处于最低点时为初始状态，电机11旋转，转速以0.1sec/60°转动，转动范围待定(根据平衡确定转动范围)。

6、脚部自由度：每个脚部分别具有1个运动自由度，实现脚踝的旋转动作。

6.1左脚踝动作-L：企鹅立正站立时电机为初始状态，电机12旋转，转速按0.1sec/60°，转动范围为-30°～0°。

6.2右脚踝动作-M：企鹅立正站立时电机为初始状态，电机13旋转，转速按0.1sec/60°，转动范围为0°～30°。

如图6a-6b所示，机器人本体靠右转动(平衡块向右偏摆，左脚抬起，身体以右脚为轴转动)。企鹅直立站立，平衡块重心处于最低点时为初始状态；此处动作，电机8、电机9、电机11和电机13需要同时动作，电机11、13首先动作，电机11顺时针方向以0.1sec/60°旋转45度，同时电机13以0.1sec/60°速度顺时针旋转15度(此时企鹅重心全部落在右腿上，左腿不受力)，然后电机8以0.2sec/60°的转速顺时针方向转动30度，与此同时电机9顺时针转动30度，转速为0.1sec/60°，此时实现行走动作中的左脚向前跨步。

如图6c-6d所示，机器人本体靠左转动(平衡块向左偏摆，右脚抬起，身体以左脚为轴转动)。企鹅直立站立，平衡块重心处于最低点时为初始状态；此处动作，电机7、电机10、电机11和电机12需要同时动作，电机11、12首先动作，电机11逆时针方向以0.1sec/60°旋转45度，同时电机12以0.1sec/60°速度逆时针旋转15度(此时企鹅重心全部落在左腿上，右腿不受力)，然后电机10以0.2sec/60°的转速逆时针方向转动30度，与此同时电机7逆时针转动30度，转速为0.1sec/60°，此时实现行走动作中的右脚向前跨步。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

同时，应当理解，示例实施例被提供，以使本公开是全面的，并将其范围充分传达给本领域技术人员。很多特定细节(例如特定部件、设备和方法的示例)被给出以提供对本公开的全面理解。本领域技术人员将明白，不需要采用特定细节，示例实施例可以以很多不同的形式被实施，并且示例实施例不应被理解为限制本公开的范围。在一些示例实施例中，众所周知的设备结构以及众所周知的技术没有详细描述。

当一元件或层被提及为在另一元件或层“上”、“被接合到”、“被连接到”或“被联接到”另一元件或层时，其可直接在另一元件或层上、被直接接合、连接或联接到另一元件或层，或者可存在中间元件或层。相比之下，当一元件被提及为“直接”在另一元件或层“上”、“直接被接合到”、“直接被连接到”或“直接被联接到”另一元件或层时，可不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语应该以相似方式被解释(例如，“之间”与“直接在之间”，“邻近”与“直接邻近”等)。如在此使用的，术语“和/或”包括一个或更多关联的所列项目中的任一或全部组合。

虽然术语第一、第二、第三等在此可被用于描述各个元件、部件、区域、层和/或区段，但是这些元件、部件、区域、层和/或区段不应该被这些术语限制。这些术语可仅用于将一个元件、部件、区域、层或区段与另一元件、区域、层或区段区分开。诸如“第一”、“第二”的术语和其它数值术语当在此使用时不意味着次序或顺序，除非上下文明确指出。因而，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可被称为第二元件、部件、区域、层或区段，而不背离示例实施例的教导。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。外为易于说明，诸如“内”、“外”、“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等等的空间相关术语在此被用于描述图中例示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。将理解的是，空间相关术语可意欲包含设备在使用或操作中的除图中描绘的方位之外的不同的方位。例如，如果图中的设备被翻转，则被描述为在其它元件或特征“下方”或“之下”的元件于是将被定位为在该其它元件或特征“上方”。因而，示例术语“下方”能包含上方和下方的方位二者。设备可以以其它方式被定向(旋转90度或处于其它方位)，并且在此使用的空间相关描述词应该被相应地解释。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有各种改动和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种智能机器人，其特征在于，包括：主控制部分、动作驱动部分和动作执行部分；所述主控制部分接收外部的动作命令，并根据所述动作命令生成控制信号发送至所述动作驱动部分；所述动作驱动部分接收所述控制信号，并根据所述控制信号驱动动作执行部分实现相应的动作；

其中，所述动作执行部分包括智能机器人的头部、前肢、腰部、腿部以及脚踝的活动关节；

所述动作驱动部分包括多个舵机，分别位于智能机器人的头部、前肢、腰部、腿部、以及脚踝的活动关节处，用于驱动相应的活动关节实现相应的动作。

2.根据权利要求1所述的智能机器人，其特征在于，所述智能机器人的头部与躯干通过第一活动关节相连，所述第一活动关节处装有第一舵机和第二舵机，所述第一活动关节具有2个运动自由度。

3.根据权利要求2所述的智能机器人，其特征在于，所述第一舵机驱动智能机器人的头部执行俯仰动作，所述第二舵机驱动智能机器人的头部执行摇头动作。

4.根据权利要求1所述的智能机器人，其特征在于，所述智能机器人的左前肢与肩部通过第二活动关节相连，所述第二活动关节处至少装有一个舵机；所述智能机器人的右前肢与肩部通过第三活动关节相连，所述第三活动关节处至少装有一个舵机。

5.根据权利要求4所述的智能机器人，其特征在于，所述第二活动关节处装有第三舵机和第四舵机，所述第三舵机驱动智能机器人的左前肢执行上下拍动动作，所述第四舵机驱动智能机器人的左前肢执行前后摇摆动作。

6.根据权利要求4或5所述的智能机器人，其特征在于，所述第三活动关节处装有第五舵机和第六舵机，所述第五舵机驱动智能机器人的右前肢执行上下拍动动作，所述第六舵机驱动智能机器人的右前肢执行前后摇摆动作。

7.根据权利要求1所述的智能机器人，其特征在于，所述智能机器人的左腿与躯干通过第四活动关节相连，所述第四活动关节处至少装有一个舵机；所述智能机器人的右腿与躯干通过第五活动关节相连，所述第五活动关节处至少装有一个舵机。

8.根据权利要求7所述的智能机器人，其特征在于，所述第四活动关节处装有第七舵机和第八舵机，所述第七舵机驱动智能机器人的左腿执行旋转动作，所述第八舵机驱动智能机器人的左腿执行前后摇摆动作。

9.根据权利要求7或8所述的智能机器人，其特征在于，所述第五活动关节处装有第九舵机和第十舵机，所述第九舵机驱动智能机器人的右腿执行旋转动作，所述第十舵机驱动智能机器人的右腿执行前后摇摆动作。

10.根据权利要求1所述的智能机器人，其特征在于，所述智能机器人的腰部装有平衡块以及驱动所述平衡块的第十一舵机，所述平衡块用于控制智能机器人行走时的重心，具有1个运动自由度。

11.根据权利要求1所述的智能机器人，其特征在于，所述智能机器人的左脚踝处装有第十二舵机，所述智能机器人的右脚踝处装有第十三舵机，所述左脚踝与右脚踝处均具有1个运动自由度。

12.根据权利要求11所述的智能机器人，其特征在于，所述第十二舵机和第十三舵机分别驱动智能机器人的左脚踝和右脚踝执行旋转动作。

13.根据权利要求1所述的智能机器人，其特征在于，所述智能机器人为智能企鹅机器人，所述前肢为翅膀。