机动化仿人机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种机动化仿人机器人(50)，其具有沿处于参考位置中的参考轴线(12)延伸的定位轴线(11)并且能够在水平面(13)上移动，该机器人包括与水平面(13)接触的第一轮(14)和第二轮(15)。根据本发明专利技术，该机器人(50)包括具有翘曲表面(18)的底座(17)，该翘曲表面(18)在穿过轮(14、15)的中心的竖直平面中、在轮(14、15)中的每一个的任一侧上延伸，该翘曲表面(18)能够在该翘曲表面(18)的任何点处形成与水平面(13)接触的第一接触点，从而对于任何第一接触点限定出旋转中心(O)，并且机器人(50)被以下列方式进行构造，即，使得机器人(50)的旋转中心(O)和重心(G)是偏移的，以产生趋向于使机器人(50)从其中该机器人的定位轴线(11)与参考轴线(12)形成非零角度(20)的任何位置返回到参考位置的扭矩。

Motorized humanoid robot

The invention relates to a motorized humanoid robot (50), which has a positioning axis (11) extending along a reference axis (12) in a reference position and can move on a horizontal plane (13), which includes a first round (14) and a second wheel (15) contact with a horizontal plane (13). According to the invention, the robot (50) includes a base (17) having a warped surface (18), which extends in the vertical plane of the center of the wheel (14, 15), on each side of each of the wheels (14, 15), and the warped surface (18) is able to form a horizontal surface (13) contact at any point at the warped surface (18). At the point of contact, the rotation center (O) is defined for any first contact point, and the robot (50) is constructed in the following column way, that is, the rotation center (O) and the center of gravity (G) of the robot (50) are offset, to produce a tendency to make the robot (50) form a positioning axis (11) from the robot (11) and the reference axis (12). Zero angle (20) of any position returned to the reference position of torque.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】机动化仿人机器人
本专利技术涉及一种机动化仿人机器人，该机动化仿人机器人可具体在专业环境中或在家庭环境中具有与儿童进行交互作用的可能性。
技术介绍
仿人机器人应被理解为一种呈现出与人体的相似性的机器人。它可以是身体的顶部，或仅是一种以可被比作人手的夹具为端部的铰接臂。在本专利技术中，机器人身体的顶部类似于人体躯干的顶部。仿人机器人可能是多少有些复杂的。它可以静态地及动态地控制自身的平衡，并且可能地在三维中以两个肢体行走，或者简单地在底座上滚动。它可以从环境收集信号(听觉、视觉、触觉等)，并根据一个或多个多少有些复杂的行为做出反应，并通过语音或通过手势与其它机器人或人类进行交互作用。对于当代仿人机器人，程序员能够创建多少有些复杂的场景，例如用于机器人的事件序列和/或由机器人执行的动作。这些动作可取决于与机器人进行交互作用的人们的某些行为。对于任何机动车辆，并且因此也对于能够移动的机器人，考虑机动车辆及其环境元件的安全性是非常重要的。机器人及其环境元件的安全性具体涉及避免机器人跌倒，即使它被倾翻，也并不损坏机器人和/或其环境中的任何元件。同样，所期望的是，机器人并不掉落到儿童的身上。同样有必要防止存在当与机器人接触时引起痛苦的任何风险。例如，如果人与机器人接触，且即使人与机器人的某些肢体进行交互作用，也有必要避免使人(例如人的手指)被挤夹在机器人的臂的下方。最后，理论上合乎需要的是尽可能廉价地解决这些安全标准。对于意在为可移动的任何机动机器人，在其设计过程中，存在如何实现机动性的问题。存在具有类似于双腿的两个肢体的仿人机器人。该解决方案实施起来是非常复杂的并且涉及相当大的成本。此外，由于这种机器人易于不平衡且如果它倾倒或翻转就会跌落，并且保持在地面上，而并不一定具有再次起来的能力，因此该解决方案从安全角度上来看并不令人满意。也存在其机动性通过一种包括三个轮的基座加以确保的仿人机器人。在静态阶段中自然稳定的该解决方案是相当昂贵的，并且并未排除在动态阶段期间跌落的风险，这是由于所投影的质心可能暂时离开支撑三角形。也存在一种具有包括两个轮的基座的机动性解决方案，这两个轮基于倒立摆的原理彼此面对。该解决方案提供了与三轮的解决方案相比成本低的优点，但绝对不安全。事实上，在控制构件或主动稳定算法出现故障的情况下，具有这种机动性解决方案的机器人可能跌落、受损并且可能伤害位于其环境中的人。最后，存在于地面上具有单个接触点的系统，这些系统同样基于倒立摆的原理通过球摩擦(球虫(ballbot)型机器人)在三个轴上加以驱动。出于与前述情况相同的原因，在控制构件或主动稳定算法故障的情况下，具有这种机动性解决方案的机器人可跌落、受损并且可能伤害位于其环境中的人。专利申请FR2820985描述了一种具有自发恢复的交互作用式移动玩具，但其彼此面对的两个轮的构造并未解决阻尼碰撞的问题。事实上，在前后运动中确保了该自发恢复，但侧向倾倒会使其跌落，在这种情况下，该玩具并不能直接地恢复。一旦倾斜到一侧，该玩具就略微滚动，以呈现在其背部上伸展开的位置，从而允许其恢复。其结果是，一旦侧向碰撞，机器人就无法阻尼该碰撞。在侧向碰撞而与物体发生碰撞时，物体受到冲击作用，这是由于这种玩具并不能均匀且连续地倾斜，以使由该物体感知到的力最小化。
技术实现思路
本专利技术旨在通过提议一种具有特定形式和重量分布的防挤夹机动化仿人机器人，克服上述问题中的全部或部分，该机器人使得无论被施加在其上的倾斜角度如何以及无论机器人的倾斜方向如何，它都能自发地恢复。为此，本专利技术的主题是一种机动化仿人机器人，其具有沿处于参考位置中的参考轴线延伸的定位轴线并且能够在水平面上移动，该机器人包括：·与水平面接触的第一轮和第二轮，该第一轮具有第一中心并且该第二轮具有第二中心，·动力化单元，其意在旋转地驱动第一轮和第二轮，使得该机器人在水平面上移动；其特征在于，机器人包括具有翘曲表面的底座，该翘曲表面在穿过第一轮的第一中心和第二轮的第二中心的竖直平面中、在第一轮和第二轮中的每一个的任一侧上延伸，翘曲表面能够在该翘曲表面的任何点处形成与水平面接触的第一接触点，从而对于任何第一接触点限定旋转中心，并且机器人被以下列方式进行构造，即，使得机器人的旋转中心和重心是偏移的，以产生趋向于使机器人从其中该机器人的定位轴线与参考轴线形成非零角度的任何位置返回到参考位置的扭矩。根据一个实施例，第一轮具有第一滚动表面并且第二轮具有第二滚动表面，底座基本上为具有中心O的椭球形，第一滚动表面与底座的第一截面的周长基本重合，并且第二滚动表面与底座的第二截面的周长基本重合，第一滚动表面和第二滚动表面从底座凸出，使得机器人具有大于或等于零的离地间隙。有利地，翘曲表面和滚动表面被构造成，在翘曲表面的任何点处，允许机器人通过沿翘曲表面上的最短路径而行，从其中，该机器人的定位轴线与参考轴线形成非零角度的任何位置返回到参考位置。根据另一实施例，第一轮在第二接触点与水平面接触并具有与第二接触点完全相反的第一外点，并且第二轮在第三接触点处与水平面接触并具有与第三接触点完全相反的第二外点，第二接触点和第三接触点之间的距离小于第一外点和第二外点之间的距离。根据另一实施例，机器人包括被定位在底座上的顶部部分和将顶部部分连结到底座的第一铰接件，并且第一铰接件在相对于底座围绕定位轴线的旋转中具有至少一个自由度。有利地，机器人包括至少一个上肢和将该至少一个上肢连结到顶部部分的第二铰接件，并且第二铰接件在相对于顶部部分的旋转中具有至少一个自由度。有利地，顶部部分包括：·胸部，第一铰接件将胸部连结到底座，·头部和将头部连结到胸部的第三铰接件，并且第三铰接件在相对于胸部围绕定位轴线的旋转中具有一个自由度。有利地，第二铰接件将至少一个上肢连结到胸部，并且第二铰接件在相对于胸部的旋转中具有至少一个自由度。根据另一实施例，动力化单元被构造成以差动方式驱动第一轮和第二轮。根据另一实施例，机器人包括意在使机器人的重心在底座内移动的机动化配重。有利地，至少一个上肢包括能够面对底座或顶部部分的柔性区域。根据另一实施例，机器人被构造成，使第一轮沿穿过第一轮的直径的轴线平移，并且使第二轮沿穿过第二轮的直径的轴线平移。附图说明通过阅读对经由示例给出的实施例做出的详细说明，将更好地理解本专利技术并且其它优点将变得明显，该说明被通过附图示出，在附图中：-图1a、图1b、图1c和图1d示意性地示出了根据本专利技术的仿人机器人的若干种可能的构造；-图2a和图2b示意性地示出了用于根据本专利技术的仿人机器人的椭圆形底座的若干种可能的构造；-图3示出了从前面看到的根据本专利技术的仿人机器人；-图4示意性地示出了根据本专利技术的仿人机器人的侧向运动；-图5示意性地示出了根据本专利技术的仿人机器人的前后移动；-图6突出显示了根据本专利技术的仿人机器人的处于易于挤夹的区域中的防挤夹特征；-图7示出了根据本专利技术的仿人机器人改变其离地间隙的能力。具体实施方式为了清楚起见，相同元件将在不同的附图中具有相同的附图标记。图1a、图1b、图1c和图1d示意性地示出了根据本专利技术的仿人机器人的若干种可能的构造。仿人机器人10是机动化的并且具有沿如图1a中所示的处于参考位置中的参考轴线12延伸的定位轴线11。机器人10能够在水平面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机动化仿人机器人(10、50)，所述机器人具有沿处于参考位置中的参考轴线(12)延伸的定位轴线(11)，并且能够在水平面(13)上移动，所述机器人包括：·与所述水平面(13)接触的第一轮(14)和第二轮(15)，所述第一轮(14)具有第一中心并且所述第二轮(15)具有第二中心，·动力化单元(16)，所述动力化单元(16)意在旋转地驱动所述第一轮(14)和所述第二轮(15)，使得所述机器人(10、50)在所述水平面(13)上移动，其特征在于，所述机器人(10、50)包括具有翘曲表面(18)的底座(17)，所述翘曲表面(18)在穿过所述第一轮(14)的所述第一中心和所述第二轮(15)的所述第二中心的竖直平面中、在所述第一轮(14)和所述第二轮(15)中的每一个的任一侧上延伸，所述翘曲表面(18)能够在所述翘曲表面(17)的任何点处形成与所述水平面(13)接触的第一接触点(19)，从而对于任何第一接触点(19)限定旋转中心(O)，并且所述机器人(10、50)被以下列方式进行构造，即，使得所述机器人(10、50)的所述旋转中心(O)和重心(G)是偏移的，以产生趋向于使所述机器人(10、50)从所述底座(17)周围的其中所述机器人的所述定位轴线(11)与所述参考轴线(12)形成非零角度(20)的任何位置直接返回到所述参考位置的扭矩，所述定位轴线(11)扫掠过所述角度(20)，直到它与所述参考轴线(12)重合为止。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.18 FR 15611061.一种机动化仿人机器人(10、50)，所述机器人具有沿处于参考位置中的参考轴线(12)延伸的定位轴线(11)，并且能够在水平面(13)上移动，所述机器人包括：·与所述水平面(13)接触的第一轮(14)和第二轮(15)，所述第一轮(14)具有第一中心并且所述第二轮(15)具有第二中心，·动力化单元(16)，所述动力化单元(16)意在旋转地驱动所述第一轮(14)和所述第二轮(15)，使得所述机器人(10、50)在所述水平面(13)上移动，其特征在于，所述机器人(10、50)包括具有翘曲表面(18)的底座(17)，所述翘曲表面(18)在穿过所述第一轮(14)的所述第一中心和所述第二轮(15)的所述第二中心的竖直平面中、在所述第一轮(14)和所述第二轮(15)中的每一个的任一侧上延伸，所述翘曲表面(18)能够在所述翘曲表面(17)的任何点处形成与所述水平面(13)接触的第一接触点(19)，从而对于任何第一接触点(19)限定旋转中心(O)，并且所述机器人(10、50)被以下列方式进行构造，即，使得所述机器人(10、50)的所述旋转中心(O)和重心(G)是偏移的，以产生趋向于使所述机器人(10、50)从所述底座(17)周围的其中所述机器人的所述定位轴线(11)与所述参考轴线(12)形成非零角度(20)的任何位置直接返回到所述参考位置的扭矩，所述定位轴线(11)扫掠过所述角度(20)，直到它与所述参考轴线(12)重合为止。2.根据权利要求1所述的机动化仿人机器人(10、50)，所述第一轮(14)具有第一滚动表面(24)并且所述第二轮(15)具有第二滚动表面(25)，其特征在于，所述底座(17)基本上为具有中心O的椭球形，并且所述第一滚动表面(24)与所述底座(17)的第一截面的周长基本上重合，并且所述第二滚动表面(25)与所述底座(17)的第二截面的周长基本上重合，所述第一滚动表面(24)和所述第二滚动表面(25)从所述底座(17)凸出，使得所述机器人(10、50)具有大于或等于零的离地间隙。3.根据权利要求2所述的机动化仿人机器人(10、50)，其特征在于，所述翘曲表面(18)和所述滚动表面(24、25)被构造成在所述翘曲表面(18)的任何点处通过沿所述翘曲表面(18)上的最短路径而行，允许所述机器人(10、50)从其中所述机器人的定位轴线(11)与所述参考轴线(12)形成非零角度(20)的任何位置返回到所述参考位置。4.根据权利要求1到3中的任一项所述的机动化仿人机器人，所述第一轮(14)在第二接触点(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·克莱尔，
申请(专利权)人：软银机器人欧洲公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR