一种四自由度狭窄足印机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及一种四自由度狭窄足印机器人，属于机器人技术领域。本实用新型专利技术所述右腿胯部舵机、左腿胯部舵机的输出轴向上与躯干部相固定，右腿胯部舵机、左腿胯部舵机的壳体分别与右舵机固定架Ⅰ、左舵机固定架Ⅰ相固定，U形架Ⅰ、U形架Ⅱ开口向下，右舵机固定架Ⅰ、左舵机固定架Ⅰ分别与U形架Ⅰ、U形架Ⅱ的上面板相固定，右腿脚部舵机、左腿脚部舵机的输出轴分别固定于U形架Ⅰ、U形架Ⅱ的侧板上，右腿脚部舵机的壳体通过右舵机固定架Ⅱ固定于右脚底板，左腿脚部舵机的壳体通过左舵机固定架Ⅱ固定于左脚底板。本实用新型专利技术为机器人设计的教与学的过程中提供了具有前后行走、旋转功能的机器人问题。

A four degree of freedom narrow footprint robot

The utility model relates to a four degree of freedom narrow footprint robot, belonging to the technical field of robots. The utility model of the axial output steering gear, the left leg right leg hip and trunk crotch gear is fixed, steering gear, left leg right leg crotch crotch shell actuator respectively with the right-hand machine fixing frame I, left rudder fixed frame U frame fixed phase I, I, II U frame opening down, right upper panel machine fixed I left, the steering gear rack frame 1 respectively with U frame, U frame I II is fixed, the output shaft of the right leg foot side steering, steering gear are respectively fixed on the left leg foot U frame U frame I, II, the shell is fixed on the right foot right rudder bottom plate through the right-hand machine fixing frame II shell, the steering gear is fixed on the left leg foot plate through the left steering rack ii. The utility model provides the robot with the function of walking and rotating before the teaching and learning process of the robot.

【技术实现步骤摘要】
一种四自由度狭窄足印机器人
本技术涉及一种四自由度狭窄足印机器人，属于机器人

技术介绍
机器人技术是一门新兴的综合性学科，涉及了机械、电子、计算机、材料、传感器、控制技术及人工智能等众多学科，体现了一个国家的智能化和自动化研究水平。双足机器人是机器人家族中最重要的成员之一，它涉及仿生学、人工智能、机械创新、计算机仿真学、通讯等相关学科，在科研、生产、生活方面的价值都十分突出。双足机器人具有传统的轮式、履带式机器人的无法比拟的优越性，传统的轮式、履带式机器人在不平坦的地面工作时，会大增加其能耗，而在松软地面或者严重崎岖不平的地形上行进时，它们就举步维艰了，双足机器人在该地形的推进有独特的优越性能。双足机器人对环境的适应能力强，不仅可以在狭窄的空间中工作，还能够跨越障碍、上下台阶、甚至在不平整地面上运动，这些优势使其具有更广阔的应用前景。在机器人设计的教与学的过程中，还没有一种有效的教学工具，能形象、直观地使学生领会竞走机器人的工作原理，并同时能提高学生的动手能力、激发学生的创造能力。
技术实现思路
本技术提供了一种四自由度狭窄足印机器人，以用于在机器人设计的教与学的过程中提供具有前后行走、旋转功能的机器人问题。本技术的技术方案是：一种四自由度狭窄足印机器人，包括躯干部1、左腿结构和右腿结构，所述左腿结构和右腿结构相同，右腿结构包括右腿胯部舵机2、右舵机固定架Ⅰ4、U形架Ⅰ6、右腿脚部舵机8、右舵机固定架Ⅱ10、右脚底板12，左腿结构包括左腿胯部舵机3、左舵机固定架Ⅰ5、U形架Ⅱ7、左腿脚部舵机9、左舵机固定架Ⅱ11、左脚底板13；所述右腿胯部舵机2、左腿胯部舵机3的输出轴向上与躯干部1相固定，右腿胯部舵机2、左腿胯部舵机3的壳体分别与右舵机固定架Ⅰ4、左舵机固定架Ⅰ5相固定，U形架Ⅰ6、U形架Ⅱ7开口向下，右舵机固定架Ⅰ4、左舵机固定架Ⅰ5分别与U形架Ⅰ6、U形架Ⅱ7的上面板相固定，右腿脚部舵机8、左腿脚部舵机9的输出轴分别固定于U形架Ⅰ6、U形架Ⅱ7的侧板上，右腿脚部舵机8的壳体通过右舵机固定架Ⅱ10固定于右脚底板12，左腿脚部舵机9的壳体通过左舵机固定架Ⅱ11固定于左脚底板13。还包括用于控制舵机运行的电路部分，所述电路部分包括电源、单片机、无线串口通信数据模块以及上位机；电源用于提供电能，单片机产生控制舵机运行的脉冲信号，单片机通过无线串口通信数据模块与上位机相通讯。其中，所示的电源用于给各个舵机、单片机的工作提供稳定的电源，单片机发出PWM脉冲信号对舵机的转动角度进行控制。单片机通过无线串口通信数据模块与上位机通信，单片机根据接收的上位机的控制指令对舵机的运行进行控制，还可将运行状态信息上传至上位机。本技术的工作原理是：建立空间直角坐标系o-xyz，x轴方向与竞走机器人所要行走的正前方相一致，y轴垂直于x轴和z轴所在的平面并指向机器人的右侧，z轴方向与竞走机器人站立的竖直方向相一致；所述右腿胯部舵机2、左腿胯部舵机3的输出轴所在的方向均与z轴的方向相一致，右腿脚部舵机8、左腿脚部舵机9的输出轴所在的方向均与x轴负方向一致。机器人前进，后退和旋转具体实施方式如下：在机器人向前行走方式中：开始时机器人处于立正状态，右腿脚部舵机8输出轴顺时针旋转40度同时左腿脚部舵机9输出轴顺时针旋转40度右腿脚部舵机8、左腿脚部舵机9输出轴旋转方向的判断，均是沿垂直于纸面向里的方向看去，此刻机器人向右偏，右腿胯部舵机2输出轴顺时针旋转30度同时左腿胯部舵机3输出轴顺时针旋转30度右腿胯部舵机2、左腿胯部舵机3输出轴旋转方向的判断，均是沿z轴负方向看去，此刻机器人左腿向前，右腿脚部舵机8输出轴逆时针旋转40度同时左腿脚部舵机9输出轴逆时针旋转40度完成从立正到左腿向前跨一步称为动作一；左腿脚部舵机9输出轴逆时针旋转40度同时右腿脚部舵机8输出轴逆时针旋转40度，此刻机器人向左偏，右腿胯部舵机2输出轴逆时针旋转60度同时左腿胯部舵机3输出轴逆时针旋转60度，此刻机器人右腿向前，右腿脚部舵机8输出轴顺时针旋转40度同时左腿脚部舵机9输出轴顺时针旋转40度完成右腿向前跨一步称为动作二；右腿脚部舵机8输出轴顺时针旋转40度同时左腿脚部舵机9输出轴顺时针旋转40度，此刻机器人向右偏，右腿胯部舵机2输出轴顺时针旋转60度同时左腿胯部舵机3输出轴顺时针旋转60度，此刻机器人左腿向前，右腿脚部舵机8输出轴逆时针旋转40度同时左腿脚部舵机9输出轴逆时针旋转40度，完成左腿再向前跨一步称作动作三，动作二与动作三循环执行即可完成走机器人向前行走的动作。在机器人向后行走方式中：开始时机器人处于立正状态，右腿脚部舵机8输出轴顺时针旋转40度同时左腿脚部舵机9输出轴顺时针旋转40度（右腿脚部舵机8、左腿脚部舵机9输出轴旋转方向的判断，均是沿垂直于纸面向里的方向看去），此刻机器人向右偏，右腿胯部舵机2输出轴逆时针旋转30度同时左腿胯部舵机3输出轴逆时针旋转30度（右腿胯部舵机2、左腿胯部舵机3输出轴旋转方向的判断，均是沿z轴负方向看去），此刻机器人左腿向后，右腿脚部舵机8输出轴逆时针旋转40度同时左腿脚部舵机9输出轴逆时针旋转40度完成从立正到左腿向后跨一步称为动作一；左腿脚部舵机9输出轴逆时针旋转40度同时右腿脚部舵机8输出轴逆时针旋转40度，此刻机器人向左偏，右腿胯部舵机2输出轴顺时针旋转60度同时左腿胯部舵机3输出轴顺时针旋转60度，此刻机器人右腿向后，右腿脚部舵机8输出轴顺时针旋转40度同时左腿脚部舵机9输出轴顺时针旋转40度完成右腿向后跨一步称为动作二；右腿脚部舵机8输出轴顺时针旋转40度同时左腿脚部舵机9输出轴顺时针旋转40度，此刻机器人向右偏，右腿胯部舵机2输出轴逆时针旋转60度同时左腿胯部舵机3输出轴逆时针旋转60度，此刻机器人左腿向后，右腿脚部舵机8输出轴逆时针旋转40度同时左腿脚部舵机9输出轴逆时针旋转40度，完成左腿再向后跨一步称作动作三，动作二与动作三循环执行即可完成走机器人向后行走的动作。在旋转方式中：左腿脚部舵机9输出轴逆时针旋转40度同时右腿脚部舵机8输出轴逆时针旋转40度，此刻机器人向左偏，右腿脚部舵机8输出轴顺时针旋转40度，右腿胯部舵机2输出轴逆时针旋转30度，左腿脚部舵机9输出轴顺时针旋转40度，完成动作一；右腿脚部舵机8输出轴顺时针旋转40度同时左腿脚部舵机9输出轴顺时针旋转40度，此刻机器人向右偏，左腿脚部舵机9输出轴逆时针旋转40度，右腿胯部舵机2输出轴顺时针旋转30度，右腿脚部舵机8输出轴逆时针旋转40度，完成动作二；，依次循环执行动作一，二完成机器人旋转动作。本技术的有益效果是：一种四自由度狭窄足印机器人是双足机器人中的一种，它没有上身，是双足机器人研究的理想平台，通过本设计所搭建的教学平台，可以进行双足机器人的机构、控制及步态等方面的研究。为机器人设计的教与学的过程中提供了具有前后行走、旋转功能的机器人问题。该平台也是机电一体化方向学生机电产品实训的重要工具，学生通过这个平台能够了解机电产品开发的方法和流程，提高学生的动手能力、激发学生的创造能力都有十分明显的作用。附图说明图1为本技术的自由度配置示意图；图2为本技术结构示意图；图3为本技术电路部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四自由度狭窄足印机器人，其特征在于：包括躯干部（1）、左腿结构和右腿结构，所述左腿结构和右腿结构相同，右腿结构包括右腿胯部舵机（2）、右舵机固定架Ⅰ（4）、U形架Ⅰ（6）、右腿脚部舵机（8）、右舵机固定架Ⅱ（10）、右脚底板（12），左腿结构包括左腿胯部舵机（3）、左舵机固定架Ⅰ（5）、U形架Ⅱ（7）、左腿脚部舵机（9）、左舵机固定架Ⅱ（11）、左脚底板（13）；所述右腿胯部舵机（2）、左腿胯部舵机（3）的输出轴向上与躯干部（1）相固定，右腿胯部舵机（2）、左腿胯部舵机（3）的壳体分别与右舵机固定架Ⅰ（4）、左舵机固定架Ⅰ（5）相固定，U形架Ⅰ（6）、U形架Ⅱ（7）开口向下，右舵机固定架Ⅰ（4）、左舵机固定架Ⅰ（5）分别与U形架Ⅰ（6）、U形架Ⅱ（7）的上面板相固定，右腿脚部舵机（8）、左腿脚部舵机（9）的输出轴分别固定于U形架Ⅰ（6）、U形架Ⅱ（7）的侧板上，右腿脚部舵机（8）的壳体通过右舵机固定架Ⅱ（10）固定于右脚底板（12），左腿脚部舵机（9）的壳体通过左舵机固定架Ⅱ（11）固定于左脚底板（13）。

【技术特征摘要】
1.一种四自由度狭窄足印机器人，其特征在于：包括躯干部（1）、左腿结构和右腿结构，所述左腿结构和右腿结构相同，右腿结构包括右腿胯部舵机（2）、右舵机固定架Ⅰ（4）、U形架Ⅰ（6）、右腿脚部舵机（8）、右舵机固定架Ⅱ（10）、右脚底板（12），左腿结构包括左腿胯部舵机（3）、左舵机固定架Ⅰ（5）、U形架Ⅱ（7）、左腿脚部舵机（9）、左舵机固定架Ⅱ（11）、左脚底板（13）；所述右腿胯部舵机（2）、左腿胯部舵机（3）的输出轴向上与躯干部（1）相固定，右腿胯部舵机（2）、左腿胯部舵机（3）的壳体分别与右舵机固定架Ⅰ（4）、左舵机固定架Ⅰ（5）相固定，U形架Ⅰ（6）、U形架Ⅱ（7）开口向下，...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘楠，孙亚军，秦野秋，杨敬树，羿泽光，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：云南,53