WO2017105294A1 - Two-legged walking robot - Google Patents
Two-legged walking robot Download PDFInfo
- Publication number
- WO2017105294A1 WO2017105294A1 PCT/RU2016/050079 RU2016050079W WO2017105294A1 WO 2017105294 A1 WO2017105294 A1 WO 2017105294A1 RU 2016050079 W RU2016050079 W RU 2016050079W WO 2017105294 A1 WO2017105294 A1 WO 2017105294A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- robot
- hinge
- legs
- upper link
- mass
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages
Definitions
- the invention relates to two-legged walking robots, including a three-dimensional body connected to two robot legs, a control unit connected to sensors for determining the center of mass of the robot, a power source, and a module for correcting the center of mass of the robot, each of the legs of the robot containing an upper link for supporting the bulk body through the first hinge, and the lower link for supporting the upper link through the second hinge, as well as the feet, movably connected to each lower link through the third hinge and can be used Get into robotics.
- Walkers or walking robots are a variety of mechanisms that move with the help of legs. The complexity of this decision is to maintain balance. To maintain the position of such a robot in space, various solutions will be applied - a gyro-stabilized platform, devices for shifting the center of mass, and other similar ones.
- the prior art describes a method for controlling the stabilization of a walking robot by controlling the distribution of the center of mass over the supporting limbs of the actuating mechanical system, and describes the robot itself, which describes a two-legged walking robot that includes a three-dimensional body connected to two legs of the robot, a control unit, connected to sensors for determining the offset of the center of mass of the robot, a power source, a module for correcting the offset of the center of mass of the robot, each of the legs of the robot containing an upper link for support Volumetric body through a first hinge, and a lower link for supporting the upper link through the second hinge, as well as feet, movably connected to each lower link through the third hinge.
- This device is the closest in technical essence to the claimed utility model and is taken as a prototype for the proposed utility model.
- the present utility model mainly aims to propose a two-legged walking robot, including a three-dimensional body connected to two legs of the robot, a control unit connected to the sensors for determining the offset of the center of mass of the robot, a power source, and a center corrective bias module the mass of the robot, each of the legs of the robot containing an upper link for supporting the surround body through the first hinge, and a lower link for supporting the upper link through the second hinge, as well as the feet movably connected to each lower link through a third hinge, which allows at least to smooth out the aforementioned drawback, namely, to provide increased cross-country ability and overcoming obstacles, which is the technical task of this utility model.
- the upper link consists of two parts - the first and second, connected to each other through the fourth hinge, the first part of the upper link for supporting the volumetric body through the first hinge connected to the volumetric body, and the second part of the upper link through the second hinge connected to the lower link, while in the position of the robot standing on two legs, the fourth hinge of each leg of the robot is located above the second and third hinges.
- FIG. 1 depicts a front view of a two-legged walking robot in a static version, when the body is made in the form of a ball, and the rotation axes of the first and second hinges coincide, according to the utility model,
- FIG. 2 depicts the front view of a biped walking robot in a static version, when the body is made in the form of a parallelepiped, and the axis z rotations of the first and second hinges do not coincide in general, coincide, according to the utility model,
- FIG. 3 depicts the front view of a biped walking robot in a walking version, when the body is made in the form of a ball, the rotation axes of the first and second hinges coincide, the leg part is raised, the center of mass is aligned, according to the utility model,
- FIG. 4 depicts the front view of a biped walking robot in a walking version, when the body is made in the form of a ball, the rotation axes of the first and second hinges coincide, the leg part is raised, the robot body is also raised, the center of mass is aligned, according to the utility model,
- FIG. 5 depicts a front view of a biped walking robot in a walking version, when the body is made in the form of a ball, the rotation axes of the first and second hinges coincide, one leg is fully raised, the robot body is also raised, the center of mass is aligned, according to the utility model,
- FIG. 6 depicts a side view of a two-legged walking robot in a walking version, when the body is made in the form of a ball, the axis of rotation of the first and second hinges coincide, one leg is extended and rests on an obstacle, a variant of static equilibrium is shown, according to the utility model,
- FIG. 7 schematically depicts the stages of the functioning of the bipedal walking robot, according to the utility model.
- a two-legged walking robot includes a three-dimensional body 1 connected to two legs of the robot, a control unit 2 connected to sensors 3 for determining the offset of the center of mass of the robot, power supply 4, and module 5 for correcting the offset of the center of mass of the robot.
- Each of the legs of the robot contains an upper link for supporting the surround body through the first hinge 21, and a lower link 13 for supporting the upper link through the second hinge 22, as well as the feet 14, movably connected to each lower link through the third hinge 23,
- the upper link consists of two parts - the first 1 1 and second 12, connected to each other through the fourth hinge 24, and the first part of the upper link 1 1 for supporting the volumetric body through the first hinge 21 is connected to the volumetric body 1, and the second part of the upper link 12 through the second hinge 22 is connected to the lower link 13, while in the position of the robot standing on two legs, the fourth hinge 24 of each leg of the robot is located above the second 22 and third 23 hinges.
- each leg of the robot - 1 1, 12, 13 are made curved and covering the volumetric body 1 so that in the position of the robot standing on two legs the feet 14 are under the volumetric body 1, and the fourth hinge 24 of each leg of the robot is located on top of the volumetric body 1 over the feet 14.
- the axis of rotation 7 of the first and second hinges mainly coincide.
- the volumetric body is mainly made in the form of an ellipsoid
- All drives between moving elements can be made in the form of electric motors, including having their own controllers and servos.
- the figures are not shown.
- Module 5 corrective bias of the center of mass of the robot can be made in the form of:
- sensors 3 for determining the displacement of the center of mass of the robot you can use more complex sensors, for example, MEMS accelerometers ST, which are capable of measuring acceleration and vibration simultaneously in three directions.
- Biped walking robot works as follows. (A non-limiting example of a utility model is given). According to FIG. 7:
- Step 3 In order for the robot to remain in equilibrium, the module 5 of the corrective bias of the center of mass of the robot, upon command from the control unit, which calculates the necessary corrective bias (or the rotation speed of at least one flywheel), carries out the corrective bias of the center of mass of the robot so that the direction of gravity passing through the center of mass of the robot (axis 8 in the figures) passed through the area of contact of the foot 14 with the surface 6.
- Stage 4 The raised leg of the robot focuses on the surface 6, the second leg comes off and the previous two stages are repeated.
- Step 5 If it is necessary to overcome a high obstacle, the robot can decompose all parts of the leg as in figure 5, rest against the raised foot and continue moving.
- a two-legged walking robot can be carried out by a specialist in practice and, when implemented, ensures the implementation of the declared purpose.
- the feasibility of implementation in practice follows from the fact that for each feature included in the formula of a utility model based on b descriptions, the material equivalent is known, which allows us to conclude that the criterion of "industrial applicability" for the utility model and the criterion of "completeness of disclosure” for the utility model are met.
- the applicant made a prototype of a Biped walking robot.
- the pilot operation of the proposed device showed that the zones of static stability look very simple and make up to 250% of the horizontal dimensions of the robot body and up to 100% of the length of the horizontally elongated support. In this case, the robot can overcome obstacles exceeding its own dimensions.
- the proposed device can be used as a walking robot and used:
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
The utility model relates to two-legged walking robots comprising a three-dimensional body, connected to two legs of the robot, and a control unit, connected to sensors for determining the displacement of the centre of mass of the robot, a power supply and a module for correcting displacement of the centre of mass of the robot, wherein each of the legs of the robot comprises an upper link for supporting the solid body via a first joint, and a lower link for supporting the upper link via a second joint, and also feet, which are movably connected to each lower link via a third joint. The utility model can be used in robotics. According to the utility model, the upper link consists of two parts, namely a first part and a second part, which are connected to one another by a fourth joint, wherein the first part of the upper link of the body is connected by the first joint to the solid body and the second part of the upper link is connected by the second joint to the lower link, wherein when the robot is standing on two legs, the fourth joint of each of the legs of the robot is located higher than the first, second and third joints. The technical result is improved terrain-crossing ability and ability to overcome obstacles.
Description
ДВУНОГИЙ ШАГАЮЩИЙ РОБОТ DOUBLE STEPPING ROBOT
Область техники, к которой относится полезная модель. The technical field to which the utility model belongs.
Полезная модель относится к двуногим шагающим роботам, включающим в себя объемное тело, соединенное с двумя ногами робота, блок управления, соединенный с датчиками определения смещения центра масс робота, источником электропитания, модулем корректирующего смещения центра масс робота, причем каждая из ног робота содержит верхнее звено для опоры объемного тела через первый шарнир, и нижнее звено для опоры верхнего звена через второй шарнир, а также ступни, подвижно соединенные с каждым нижним звеном через третий шарнир и может использоваться в робототехнике. The invention relates to two-legged walking robots, including a three-dimensional body connected to two robot legs, a control unit connected to sensors for determining the center of mass of the robot, a power source, and a module for correcting the center of mass of the robot, each of the legs of the robot containing an upper link for supporting the bulk body through the first hinge, and the lower link for supporting the upper link through the second hinge, as well as the feet, movably connected to each lower link through the third hinge and can be used Get into robotics.
Уровень техники. The level of technology.
Шагоходы или шагающие роботы— разнообразные механизмы, передвигающиеся с помощью ног. Сложность такого решения заключается в поддержании равновесия. Для поддержание положения такого робота в пространстве применятся различные решения - гиростабилизированная платформа, устройства для смещения центра масс и другие аналогичные. Walkers or walking robots are a variety of mechanisms that move with the help of legs. The complexity of this decision is to maintain balance. To maintain the position of such a robot in space, various solutions will be applied - a gyro-stabilized platform, devices for shifting the center of mass, and other similar ones.
Известны из уровня техники устройства, которые стабилизируют положение в пространстве объемного тела без применения гироскопов. Так известно из уровня техники устройство для стабилизации положения объемного тела в пространстве с силовой компенсацией отклоняющих воздействий, включающее в себя два маховика с приводами маховиков, соединенные с объемным телом, блок управления, соединенный с датчиками положения, источником электропитания и приводами маховиков, причем оси вращения всех маховиков пересекаются в одной точке, см описание патента на изобретение N° 2507061 , опубликован 27.06.2013. Known from the prior art devices that stabilize the position in space of a three-dimensional body without the use of gyroscopes. It is well known from the prior art that a device for stabilizing the position of a volumetric body in space with power compensation of deflecting influences, including two flywheels with flywheel drives connected to a volumetric body, a control unit connected to position sensors, a power source and flywheel drives, with rotation axes all flywheels intersect at one point, see the description of the patent for invention N ° 2507061, published on 06.27.2013.
В данном уровне техники описан способ управления стабилизацией шагающего робота за счет управления распределением центра масс по несущим конечностям исполнительной механической системы, и описан сам робот, в котором описан двуногий шагающий робот, включающий в себя объемное тело, соединенное с двумя ногами робота, блок управления, соединенный с датчиками определения смещения центра масс робота, источником электропитания, модулем корректирующего смещения центра масс робота, причем каждая из ног робота содержит верхнее звено для опоры объемного тела через первый шарнир,
и нижнее звено для опоры верхнего звена через второй шарнир, а также ступни, подвижно соединенные с каждым нижним звеном через третий шарнир. The prior art describes a method for controlling the stabilization of a walking robot by controlling the distribution of the center of mass over the supporting limbs of the actuating mechanical system, and describes the robot itself, which describes a two-legged walking robot that includes a three-dimensional body connected to two legs of the robot, a control unit, connected to sensors for determining the offset of the center of mass of the robot, a power source, a module for correcting the offset of the center of mass of the robot, each of the legs of the robot containing an upper link for support Volumetric body through a first hinge, and a lower link for supporting the upper link through the second hinge, as well as feet, movably connected to each lower link through the third hinge.
Данное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели и взято за прототип к предлагаемой полезной модели. This device is the closest in technical essence to the claimed utility model and is taken as a prototype for the proposed utility model.
Недостатком данного устройства является недостаточная проходимость и недостаточное преодоление препятствий. Действительно, данное решение представляет собой аналог человека и не может преодолевать препятствия, сравнимые с собственным ростом (размером), тем более препятствия, превосходящие рост (размер) такого устройства. Отсюда следует и невысокая проходимость такого робота. Упершись в препятствие, сравнимое с собственным ростом, он перестанет иметь возможность двигаться дальше. The disadvantage of this device is the lack of patency and insufficient overcoming of obstacles. Indeed, this solution is an analogue of man and cannot overcome obstacles comparable to his own growth (size), let alone obstacles exceeding the growth (size) of such a device. This implies the low maneuverability of such a robot. Leaning against an obstacle comparable to his own growth, he will no longer be able to move on.
Раскрытие полезной модели. Disclosure of a utility model.
Опирающееся на это оригинальное наблюдение настоящая полезная модель, главным образом, имеет целью предложить двуногого шагающего робота, включающего в себя объемное тело, соединенное с двумя ногами робота, блок управления, соединенный с датчиками определения смещения центра масс робота, источником электропитания, модулем корректирующего смещения центра масс робота, причем каждая из ног робота содержит верхнее звено для опоры объемного тела через первый шарнир, и нижнее звено для опоры верхнего звена через второй шарнир, а также ступни, подвижно соединенные с каждым нижним звеном через третий шарнире, позволяющую как минимум сгладить, указанный выше недостаток, а именно обеспечить повышение проходимости и преодоления препятствий, что и является поставленной технической задачей настоящей полезной модели. Based on this original observation, the present utility model mainly aims to propose a two-legged walking robot, including a three-dimensional body connected to two legs of the robot, a control unit connected to the sensors for determining the offset of the center of mass of the robot, a power source, and a center corrective bias module the mass of the robot, each of the legs of the robot containing an upper link for supporting the surround body through the first hinge, and a lower link for supporting the upper link through the second hinge, as well as the feet movably connected to each lower link through a third hinge, which allows at least to smooth out the aforementioned drawback, namely, to provide increased cross-country ability and overcoming obstacles, which is the technical task of this utility model.
Для достижения этой цели верхнее звено состоит из двух частей - первой и второй, соединенных друг с другом через четвертый шарнир, причем первая часть верхнего звена для опоры объемного тела через первый шарнир соединена с объемным телом, а вторая часть верхнего звена через второй шарнир соединена с нижним звеном, при этом в положении робота стоя на двух ногах, четвертый шарнир каждой ноги робота расположен выше второго и третьего шарниров. To achieve this goal, the upper link consists of two parts - the first and second, connected to each other through the fourth hinge, the first part of the upper link for supporting the volumetric body through the first hinge connected to the volumetric body, and the second part of the upper link through the second hinge connected to the lower link, while in the position of the robot standing on two legs, the fourth hinge of each leg of the robot is located above the second and third hinges.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность многократно повысить возможности маневренности такого устройства. За счет
дополнительного шарнира и отдельных элементов верхнего звена, становится возможным поднимать ступни высоко вверх, не высоту, в разы превышающую размер самого робота. За счет того, что робот имеет возможность создавать упор на любую из ног, можно переносить центр масс, и затем перемещать самого робота. Thanks to this advantageous characteristic, it becomes possible to repeatedly increase the maneuverability of such a device. Due additional hinge and individual elements of the upper link, it becomes possible to lift the feet high up, not the height many times the size of the robot itself. Due to the fact that the robot has the ability to focus on any of the legs, you can transfer the center of mass, and then move the robot itself.
Дополнительным преимуществом наличия указанных признаков является то, что появляется возможность существования новых положений равновесия. An additional advantage of the presence of these signs is that there is the possibility of the existence of new equilibrium positions.
Существует возможный вариант исполнения полезной модели, в котором верхнее и нижнее звенья каждой ноги робота выполнены криволинейными и охватывающими объемное тело таким образом, что в положении робота стоя на двух ногах ступни находятся под объемным телом, а четвертый шарнир каждой ноги робота расположен сверху объемного тела над ступнями. Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность повысить устойчивость робота и снизить величину корректирующего смещения центра масс робота. There is a possible embodiment of the utility model in which the upper and lower links of each robot leg are curved and covering the volumetric body so that in the position of the robot standing on two legs the feet are under the volumetric body, and the fourth hinge of each robot leg is located above the volumetric body above feet. Thanks to this advantageous characteristic, it becomes possible to increase the stability of the robot and reduce the value of the corrective displacement of the center of mass of the robot.
Существует кроме того и такой возможный вариант исполнения полезной модели, в котором оси вращения первого и второго шарниров совпадают. Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность нижнего звена ноги робота делать полный оборот вокруг второго шарнира. In addition, there is also such a possible embodiment of the utility model in which the rotation axes of the first and second hinges coincide. Thanks to this advantageous characteristic, it is possible for the lower link of the robot leg to make a complete revolution around the second hinge.
Существует и такой возможный вариант исполнения полезной модели, в котором объемное тело выполнено в виде эллипсоида. Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность снижения общего объема тела робота. There is also such a possible embodiment of a utility model in which a three-dimensional body is made in the form of an ellipsoid. Thanks to this advantageous characteristic, it becomes possible to reduce the total volume of the body of the robot.
Совокупность существенных признаков предлагаемой полезной модели неизвестна из уровня техники для устройств аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для полезной модели. The set of essential features of the proposed utility model is unknown from the prior art for devices of similar purpose, which allows us to conclude that the criterion of "novelty" for the utility model is met.
Краткое описание чертежей. A brief description of the drawings.
Другие отличительные признаки и преимущества полезной модели ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых: Other distinguishing features and advantages of the utility model clearly follow from the description below for illustration and not being restrictive, with reference to the accompanying drawings, in which:
- фигура 1 изображает внешний вид спереди двуногого шагающего робота в статичном варианте, когда тело выполнено в виде шара, а оси вращения первого и второго шарниров совпадают, согласно полезной модели, - figure 1 depicts a front view of a two-legged walking robot in a static version, when the body is made in the form of a ball, and the rotation axes of the first and second hinges coincide, according to the utility model,
- фигура 2 изображает внешний вид спереди двуногого шагающего робота в статичном варианте, когда тело выполнено в виде параллелепипеда, а оси з
вращения первого и второго шарниров в общем не совпадают, совпадают, согласно полезной модели, - figure 2 depicts the front view of a biped walking robot in a static version, when the body is made in the form of a parallelepiped, and the axis z rotations of the first and second hinges do not coincide in general, coincide, according to the utility model,
- фигура 3 изображает внешний вид спереди двуногого шагающего робота в шагающем варианте, когда тело выполнено в виде шара, оси вращения первого и второго шарниров совпадают, часть ноги поднята, центр масс выровнен, согласно полезной модели, - figure 3 depicts the front view of a biped walking robot in a walking version, when the body is made in the form of a ball, the rotation axes of the first and second hinges coincide, the leg part is raised, the center of mass is aligned, according to the utility model,
- фигура 4 изображает внешний вид спереди двуногого шагающего робота в шагающем варианте, когда тело выполнено в виде шара, оси вращения первого и второго шарниров совпадают, часть ноги поднята, тело робота также поднято, центр масс выровнен, согласно полезной модели, - figure 4 depicts the front view of a biped walking robot in a walking version, when the body is made in the form of a ball, the rotation axes of the first and second hinges coincide, the leg part is raised, the robot body is also raised, the center of mass is aligned, according to the utility model,
- фигура 5 изображает внешний вид спереди двуногого шагающего робота в шагающем варианте, когда тело выполнено в виде шара, оси вращения первого и второго шарниров совпадают, одна нога полностью поднята, тело робота также поднято, центр масс выровнен, согласно полезной модели, - figure 5 depicts a front view of a biped walking robot in a walking version, when the body is made in the form of a ball, the rotation axes of the first and second hinges coincide, one leg is fully raised, the robot body is also raised, the center of mass is aligned, according to the utility model,
- фигура 6 изображает внешний вид сбоку двуногого шагающего робота в шагающем варианте, когда тело выполнено в виде шара, оси вращения первого и второго шарниров совпадают, одна нога вытянута и опирается на препятствие, показан вариант статического равновесия, согласно полезной модели, - figure 6 depicts a side view of a two-legged walking robot in a walking version, when the body is made in the form of a ball, the axis of rotation of the first and second hinges coincide, one leg is extended and rests on an obstacle, a variant of static equilibrium is shown, according to the utility model,
- фигура 7 схематично изображает этапы функционирования двуногого шагающего робота, согласно полезной модели. - figure 7 schematically depicts the stages of the functioning of the bipedal walking robot, according to the utility model.
На фигурах обозначено: In the figures indicated:
1 - тело робота, 1 - the body of the robot,
2 - блок управления, 2 - control unit
4 - источник электропитания, 4 - power source,
5 - модуль корректирующего смещения центра масс робота, 5 - module corrective bias of the center of mass of the robot,
6 - поверхность, 6 - surface
7 - оси вращения первого и второго шарниров, 7 - axis of rotation of the first and second joints,
8 - ось силы тяжести, проходящая через центр масс 8 - axis of gravity passing through the center of mass
9 - препятствие, 9 is an obstacle
1 1 - первая часть верхней ноги робота, 1 1 - the first part of the upper leg of the robot,
12 - вторая часть верхней ноги робота, 12 - the second part of the upper leg of the robot,
13 - нижняя нога робота, 13 - lower leg of the robot,
14 - ступня 14 - foot
21 - первый шарнир, 21 - the first hinge,
22 - второй шарнир,
23 - третий шарнир, 22 - the second hinge, 23 - the third hinge,
24 - четвертый шарнир. 24 - the fourth hinge.
Согласно фигуре 1 двуногий шагающий робот, включает в себя объемное тело 1 , соединенное с двумя ногами робота, блок управления 2, соединенный с датчиками 3 определения смещения центра масс робота, источником электропитания 4, модулем 5 корректирующего смещения центра масс робота. Каждая из ног робота содержит верхнее звено для опоры объемного тела через первый шарнир 21 , и нижнее звено 13 для опоры верхнего звена через второй шарнир 22, а также ступни 14, подвижно соединенные с каждым нижним звеном через третий шарнир 23, According to figure 1, a two-legged walking robot includes a three-dimensional body 1 connected to two legs of the robot, a control unit 2 connected to sensors 3 for determining the offset of the center of mass of the robot, power supply 4, and module 5 for correcting the offset of the center of mass of the robot. Each of the legs of the robot contains an upper link for supporting the surround body through the first hinge 21, and a lower link 13 for supporting the upper link through the second hinge 22, as well as the feet 14, movably connected to each lower link through the third hinge 23,
Верхнее звено состоит из двух частей - первой 1 1 и второй 12, соединенных друг с другом через четвертый шарнир 24, причем первая часть верхнего звена 1 1 для опоры объемного тела через первый шарнир 21 соединена с объемным телом 1 , а вторая часть верхнего звена 12 через второй шарнир 22 соединена с нижним звеном 13, при этом в положении робота стоя на двух ногах, четвертый шарнир 24 каждой ноги робота расположен выше второго 22 и третьего 23 шарниров. The upper link consists of two parts - the first 1 1 and second 12, connected to each other through the fourth hinge 24, and the first part of the upper link 1 1 for supporting the volumetric body through the first hinge 21 is connected to the volumetric body 1, and the second part of the upper link 12 through the second hinge 22 is connected to the lower link 13, while in the position of the robot standing on two legs, the fourth hinge 24 of each leg of the robot is located above the second 22 and third 23 hinges.
Верхнее и нижнее звенья каждой ноги робота - 1 1 , 12 , 13 выполнены криволинейными и охватывающими объемное тело 1 таким образом, что в положении робота стоя на двух ногах ступни 14 находятся под объемным телом 1 , а четвертый шарнир 24 каждой ноги робота расположен сверху объемного тела 1 над ступнями 14. The upper and lower links of each leg of the robot - 1 1, 12, 13 are made curved and covering the volumetric body 1 so that in the position of the robot standing on two legs the feet 14 are under the volumetric body 1, and the fourth hinge 24 of each leg of the robot is located on top of the volumetric body 1 over the feet 14.
Оси 7 вращения первого и второго шарниров преимущественно совпадают. Объемное тело преимущественно выполнено в виде эллипсоида The axis of rotation 7 of the first and second hinges mainly coincide. The volumetric body is mainly made in the form of an ellipsoid
Все приводы между движущимися элементами могут быть выполнены в виде электродвигателей, в том числе иметь свои контроллеры и сервоприводы. На фигурах не показаны. All drives between moving elements can be made in the form of electric motors, including having their own controllers and servos. The figures are not shown.
Модуль 5 корректирующего смещения центра масс робота может быть выполнен в виде: Module 5 corrective bias of the center of mass of the robot can be made in the form of:
- простейшего механического устройства, перемещающего расположенное внутри тела робота массивного тела, как показано на фигурах 3, 4 и 5; - the simplest mechanical device moving the massive body located inside the robot body, as shown in figures 3, 4 and 5;
- гиростабилизированной платформы, - gyro-stabilized platform,
- одного иди нескольких маховиков, которые могут раскручиваться и создавать момент силы, компенсирующий отклоняющее воздействие.
В качестве датчиков 3 определения смещения центра масс робота можно использовать и более сложные датчики, например, МЭМС-акселерометры ST, которые способны измерять ускорение и вибрацию одновременно в трех направлениях. - one go a few flywheels, which can unwind and create a moment of force, compensating for the deflecting effect. As sensors 3 for determining the displacement of the center of mass of the robot, you can use more complex sensors, for example, MEMS accelerometers ST, which are capable of measuring acceleration and vibration simultaneously in three directions.
Осуществление полезной модели. Implementation of a utility model.
Двуногий шагающий робот работает следующим образом. (Приводится не ограничивающий применения полезной модели пример использования). Согласно фиг. 7: Biped walking robot works as follows. (A non-limiting example of a utility model is given). According to FIG. 7:
Этап 1. В исходном статическом положении робот стоит как на фигуре 1 . Stage 1. In the initial static position, the robot stands as in figure 1.
При необходимости привести робота в движение можно поворачивать части ног 1 1 и 12 относительно шарнира 24. If necessary, set the robot in motion, you can rotate parts of the legs 1 1 and 12 relative to the hinge 24.
Этап 2. При этом при отрыве одной ноги от поверхности 6, датчик 3 фиксирует смещение положения центра масс робота. Stage 2. In this case, when one leg is torn off the surface 6, the sensor 3 detects the displacement of the position of the center of mass of the robot.
Этап 3. Чтобы робот оставался в равновесии модуль 5 корректирующего смещения центра масс робота по команде с блока управления, который вычисляет необходимое корректирующее смещение (или скорость вращения по меньшей мере одного маховика) осуществляет корректирующее смещение центра масс робота, чтобы направление силы тяжести, проходящее через центр масс робота (ось 8 на фигурах) проходила через площадь соприкосновения стопы 14 с поверхностью 6. Step 3. In order for the robot to remain in equilibrium, the module 5 of the corrective bias of the center of mass of the robot, upon command from the control unit, which calculates the necessary corrective bias (or the rotation speed of at least one flywheel), carries out the corrective bias of the center of mass of the robot so that the direction of gravity passing through the center of mass of the robot (axis 8 in the figures) passed through the area of contact of the foot 14 with the surface 6.
Этап 4. Поднятая нога робота совершает упор в поверхность 6, отрывается вторая нога и повторяется предыдущие два этапа. Stage 4. The raised leg of the robot focuses on the surface 6, the second leg comes off and the previous two stages are repeated.
Этап 5. При необходимости преодоления высокого препятствия, робот может разложить все части ноги как на фигуре 5, упереться поднятой ступней и продолжить перемещение. Step 5. If it is necessary to overcome a high obstacle, the robot can decompose all parts of the leg as in figure 5, rest against the raised foot and continue moving.
Приведенные варианты осуществления полезной модели являются примерными и позволяют добавлять новые варианты или модифицировать описанные. The above embodiments of the utility model are exemplary and allow you to add new options or modify the described.
Промышленная применимость. Industrial applicability.
Двуногий шагающий робот может быть осуществлен специалистом на практике и при осуществлении обеспечивает реализацию заявленного назначения. Возможность осуществления на практике следует из того, что для каждого признака, включённого в формулу полезной модели на основании б
описания, известен материальный эквивалент, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для полезной модели и критерию «полнота раскрытия» для полезной модели. A two-legged walking robot can be carried out by a specialist in practice and, when implemented, ensures the implementation of the declared purpose. The feasibility of implementation in practice follows from the fact that for each feature included in the formula of a utility model based on b descriptions, the material equivalent is known, which allows us to conclude that the criterion of "industrial applicability" for the utility model and the criterion of "completeness of disclosure" for the utility model are met.
В соответствии с предложенной полезной моделью заявителем был изготовлен опытный образец Двуногого шагающего робота. Опытная эксплуатация предлагаемого устройства показала, что зоны статической устойчивости выглядят очень просто и составляют до 250% от горизонтальных габаритов корпуса робота и до 100% от длины горизонтально вытянутой опоры. При этом робот может преодолевать препятствия, превышающие собственные размеры. In accordance with the proposed utility model, the applicant made a prototype of a Biped walking robot. The pilot operation of the proposed device showed that the zones of static stability look very simple and make up to 250% of the horizontal dimensions of the robot body and up to 100% of the length of the horizontally elongated support. In this case, the robot can overcome obstacles exceeding its own dimensions.
Все это, в конечном счете, обеспечивает выполнение достигаемого технического результата - повышение проходимости и преодоления препятствий. All this, ultimately, ensures the achievement of the technical result achieved - increasing the cross-country ability and overcoming obstacles.
Предлагаемое устройство может использоваться как шагающий робот и применяться: The proposed device can be used as a walking robot and used:
- в образовательных целях для изучения соответствующих способов перемещения, - for educational purposes, to learn the appropriate ways of moving,
- в робототехнике для перемещения устройств, - in robotics for moving devices,
как самостоятельное транспортное средство, позволяющее передвигаться по сложнопрофилированной поверхности, например по горам, а также по поверхности других планет.
as an independent vehicle that allows you to move on a complex surface, such as mountains, as well as on the surface of other planets.
Claims
1 . Двуногий шагающий робот, включающий в себя объемное тело, соединенное с двумя ногами робота, блок управления, соединенный с датчиками определения смещения центра масс робота, источником электропитания, модулем корректирующего смещения центра масс робота, причем каждая из ног робота содержит верхнее звено для опоры объемного тела через первый шарнир, и нижнее звено для опоры верхнего звена через второй шарнир, а также ступни, подвижно соединенные с каждым нижним звеном через третий шарнир, отличающийся тем, что верхнее звено состоит из двух частей - первой и второй, соединенных друг с другом через четвертый шарнир, причем первая часть верхнего звена для опоры объемного тела через первый шарнир соединена с объемным телом, а вторая часть верхнего звена через второй шарнир соединена с нижним звеном, при этом в положении робота стоя на двух ногах, четвертый шарнир каждой ноги робота расположен выше второго и третьего шарниров. one . A two-legged walking robot including a three-dimensional body connected to two legs of the robot, a control unit connected to sensors for determining the offset of the center of mass of the robot, a power source, a module for correcting the offset of the center of mass of the robot, each of the legs of the robot containing an upper link for supporting the three-dimensional body through the first hinge, and the lower link for supporting the upper link through the second hinge, as well as the feet, movably connected to each lower link through the third hinge, characterized in that the upper link consists of two x parts - the first and second, connected to each other through the fourth hinge, the first part of the upper link for supporting the surround body through the first hinge connected to the surround body, and the second part of the upper link through the second hinge connected to the lower link, while in the position of the robot standing on two legs, the fourth joint of each leg of the robot is located above the second and third joints.
2. Двуногий шагающий робот по п. 1 , отличающийся тем, что верхнее и нижнее звенья каждой ноги робота выполнены криволинейными и охватывающими объемное тело таким образом, что в положении робота стоя на двух ногах ступни находятся под объемным телом, а четвертый шарнир каждой ноги робота расположен сверху объемного тела над ступнями. 2. A two-legged walking robot according to claim 1, characterized in that the upper and lower links of each robot leg are made curved and covering the volumetric body so that in the position of the robot standing on two legs the feet are under the volumetric body, and the fourth hinge of each robot leg located on top of the volumetric body above the feet.
3. Двуногий шагающий робот по п. 1 , отличающийся тем, что оси вращения первого и второго шарниров совпадают. 3. A two-legged walking robot according to claim 1, characterized in that the rotation axes of the first and second hinges coincide.
4. Двуногий шагающий робот по п. 1 , отличающийся тем, что объемное тело выполнено в виде эллипсоида.
4. A two-legged walking robot according to claim 1, characterized in that the three-dimensional body is made in the form of an ellipsoid.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015153512 | 2015-12-14 | ||
| RU2015153512 | 2015-12-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2017105294A1 true WO2017105294A1 (en) | 2017-06-22 |
Family
ID=59057102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2016/050079 WO2017105294A1 (en) | 2015-12-14 | 2016-11-30 | Two-legged walking robot |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2017105294A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114939877A (en) * | 2022-05-18 | 2022-08-26 | 北京邮电大学 | Movable operation spherical robot for construction of lunar base |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2043915C1 (en) * | 1992-09-07 | 1995-09-20 | Евгений Николаевич Едапин | Walking robot |
| US6064167A (en) * | 1997-08-04 | 2000-05-16 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Control system for controlling the knee joint actuators of a legged robot in response to a detected fall condition so as to lower the center of gravity of the robot |
| RU2257995C2 (en) * | 2000-11-17 | 2005-08-10 | Хонда Гикен Когё Кабусики Кайся | Two-legs robot |
| RU2507061C2 (en) * | 2011-12-19 | 2014-02-20 | Мурад Нурмагомедович Магомедов | Method of controlling stabilisation of walking robot |
-
2016
- 2016-11-30 WO PCT/RU2016/050079 patent/WO2017105294A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2043915C1 (en) * | 1992-09-07 | 1995-09-20 | Евгений Николаевич Едапин | Walking robot |
| US6064167A (en) * | 1997-08-04 | 2000-05-16 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Control system for controlling the knee joint actuators of a legged robot in response to a detected fall condition so as to lower the center of gravity of the robot |
| RU2257995C2 (en) * | 2000-11-17 | 2005-08-10 | Хонда Гикен Когё Кабусики Кайся | Two-legs robot |
| RU2507061C2 (en) * | 2011-12-19 | 2014-02-20 | Мурад Нурмагомедович Магомедов | Method of controlling stabilisation of walking robot |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114939877A (en) * | 2022-05-18 | 2022-08-26 | 北京邮电大学 | Movable operation spherical robot for construction of lunar base |
| CN114939877B (en) * | 2022-05-18 | 2023-11-10 | 北京邮电大学 | A portable operation spherical robot for moon base is built |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100687461B1 (en) | Robot And Knuckle Apparatus For Robot | |
| KR100959472B1 (en) | Robot device and control method of robot device | |
| US7982423B2 (en) | Statically stable biped robotic mechanism and method of actuating | |
| Hobbelen et al. | System overview of bipedal robots flame and tulip: Tailor-made for limit cycle walking | |
| Hosoda et al. | Biped robot design powered by antagonistic pneumatic actuators for multi-modal locomotion | |
| KR100718479B1 (en) | Ambulation control apparatus and ambulation control method of robot | |
| KR100837988B1 (en) | Device and method for controlling operation of legged robot, and robot device | |
| Yi et al. | Online learning of a full body push recovery controller for omnidirectional walking | |
| US20060214622A1 (en) | Control system and related method for multi-limbed, multi-legged robot | |
| US20130013111A1 (en) | Apparatus and method for legged locomotion integrating passive dynamics with active force control | |
| US10099378B2 (en) | Mobile robot | |
| JP3528171B2 (en) | Mobile robot apparatus and overturn control method for mobile robot apparatus | |
| WO2017105294A1 (en) | Two-legged walking robot | |
| Kim et al. | Balancing control of a biped robot | |
| Hyon et al. | Back handspring of a multi-link gymnastic robot—Reference model approach | |
| Yi et al. | Dynamic heel-strike toe-off walking controller for full-size modular humanoid robots | |
| Sousa et al. | A bio-inspired postural control for a quadruped robot: an attractor-based dynamics | |
| RU164528U1 (en) | DOUBLE STEPPING ROBOT | |
| Liu et al. | Design of a kangaroo robot with dynamic jogging locomotion | |
| JP4770990B2 (en) | Legged mobile robot and control method thereof | |
| JP3674779B2 (en) | Motion control device and motion control method for legged mobile robot, and robot device | |
| JP2003117858A (en) | Method and device for control of robot walk | |
| Kinugasa et al. | Development of a three-dimensional dynamic biped walking via the oscillation of telescopic knee joint and its gait analysis | |
| JP2005177918A (en) | Robot device and compliance device for robot device | |
| Lin et al. | Design and control of a miniature rolling robot for entertainment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 16876136 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 16876136 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |