類人機器人髖部以及類人機器人平衡系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及機器人技術領域，尤其涉及一種具有可顯著提高類人機器人平衡性能的髖部結構以及類人機器人的平衡系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]總所周知，人體的髖部為連接人體上身與下肢的樞紐部位，人體髖部的結構組織可控制人腿部的前后屈伸和左右擺動，以及整個身體的平衡?，F(xiàn)階段的智能型機器人，多已具備可以前后行走的功能，藉由髖部設有馬達連接腿部，以控制機器人腿部的跨步及收合動作，達到前進后退行走的目的?，F(xiàn)階段機器人的髖部結構為股骨頂部與髖部底部通過兩個相互垂直的鉸接軸鉸接，兩個鉸接軸之間相距較近不存在連桿機構，當機器人雙腿伸直站立在地面上時，如果機器人兩腿向一個方向傾斜時，如圖1和2中所示，機器人的上身傾斜度基本不變，兩腿股骨頂部與髖部連接的鉸接軸所受到的來自機器人上身的壓力的大小和方向也基本是一樣的，為此，即便在現(xiàn)有機器人髖部兩側的鉸接軸處各設置一個壓力傳感器，也無法通過檢測兩個壓力傳感器的壓力差變化來計算兩腿的傾斜角度，因此也無法通過髖部來控制機器人的左右平衡。由于當機器人兩腿交替前后擺動快速奔跑時，機器人兩腿的傾斜角度時刻在變化，所以現(xiàn)有的機器人根本無法實現(xiàn)在快速奔跑時的平衡，因此現(xiàn)有的機器人無法實現(xiàn)快速奔跑的目的。

【發(fā)明內容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明的目的之一是提供一種類人機器人髖部，通過該髖部結構可實現(xiàn)機器人在運動過程中的高度平衡，甚至可實現(xiàn)機器人快速奔跑的效果。
[0004]本發(fā)明的目的之一通過以下技術手段來實現(xiàn):
本發(fā)明的類人機器人髖部，包括盆腔部和對稱設置在盆腔部兩側的股骨部，所述盆腔部具有一個正面、一個背面以及兩個側面，所述盆腔部兩個側面的下部各通過一根鉸接軸鉸接一個擺桿，所述鉸接軸的軸向與盆腔部的前后方向相一致；所述股骨部的頂部與所述擺桿的外側端部鉸接，所述股骨部可繞擺桿旋轉，其旋轉平面與所述鉸接軸的軸向相互平行。
[0005]本發(fā)明的目的之二是提供一種安裝有上述類人機器人髖部結構的類人機器人平衡系統(tǒng)，通過該平衡系統(tǒng)可實現(xiàn)機器人在運動過程中的高度平衡，賦予類人機器人快速奔跑的能力。
[0006]本發(fā)明的目的之二通過以下技術手段來實現(xiàn):
本發(fā)明的一種基于上述髖部結構的類人機器人平衡系統(tǒng)，包括多個伺服驅動裝置、微處理器、環(huán)形壓力傳感器以及角度傳感器，所述多個伺服驅動裝置分別安裝在類人機器人髖部上的盆腔部與擺桿鉸接處以及擺桿與股骨部鉸接處以分別控制各自的鉸接角度；所述角度傳感器用于檢測盆腔部與擺桿之間以及擺桿與股骨部之間的鉸接角度；所述環(huán)形壓力傳感器安裝在盆腔部與擺桿鉸接處內部和/或擺桿與股骨部鉸接處內部，用于檢測鉸接處內部的壓力值和受壓位置的變化。
[0007]進一步，所述環(huán)形壓力傳感器主要由環(huán)形的內基板、套設在內基板外側的環(huán)形外基板以及設置在內基板與外基板環(huán)面之間的多個長條形的壓力傳感器，所述多個壓力傳感器沿內基板的外環(huán)面并列設置。
[0008]本發(fā)明的目的之三是提供另外一種基于有上述類人機器人髖部結構的類人機器人平衡系統(tǒng)，通過該平衡系統(tǒng)可實現(xiàn)機器人在運動過程中的高度平衡，賦予類人機器人快速奔跑的能力。
[0009]本發(fā)明的目的之三通過以下技術手段來實現(xiàn):
本發(fā)明的一種基于上述髖部結構的類人機器人平衡系統(tǒng)，所述盆腔部與擺桿之間安裝有倒立擺控制系統(tǒng)A，使得盆腔部與擺桿之間形成一級倒立擺結構A ;所述擺桿與股骨部之間安裝有倒立擺控制系統(tǒng)B，使得擺桿與股骨部之間形成一級倒立擺結構B。
[0010]本發(fā)明的有益效果:
1、本發(fā)明的類人機器人髖部，包括盆腔部和對稱設置在盆腔部兩側的股骨部，所述盆腔部具有一個正面、一個背面以及兩個側面，所述盆腔部兩個側面的下部各通過一根鉸接軸鉸接一個擺桿，所述鉸接軸的軸向與盆腔部的前后方向相一致；所述股骨部的頂部與所述擺桿的外側端部鉸接，所述股骨部可繞擺桿旋轉，其旋轉平面與所述鉸接軸的軸向相互平行。通過上述髖部結構可實現(xiàn)機器人在運動過程中的高度平衡，甚至可實現(xiàn)機器人的快速奔跑的效果。
[0011]2、本發(fā)明的類人機器人平衡系統(tǒng)可實現(xiàn)機器人在運動過程中的高度平衡，賦予類人機器人快速奔跑的能力。
【附圖說明】
[0012]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0013]圖1為現(xiàn)有機器人直立時的結構示意圖，圖中箭頭的方向代表鉸接軸受力的方向，箭頭的長度代表受力的大小；
圖2為現(xiàn)有機器人腿部傾斜時的結構示意圖，圖中箭頭的方向代表鉸接軸受力的方向，箭頭的長度代表受力的大小；
圖3為本發(fā)明類人機器人髖部的立體結構示意圖；
圖4為本發(fā)明類人機器人髖部的另一種立體結構示意圖；
圖5為安裝有本發(fā)明類人機器人髖部以及平衡系統(tǒng)的機器人直立時的結構示意圖，圖中箭頭的方向代表鉸接軸受力的方向，箭頭的長度代表受力的大?。?br> 圖6為安裝有本發(fā)明類人機器人髖部以及平衡系統(tǒng)的機器人腿部傾斜時的結構示意圖，圖中箭頭的方向代表鉸接軸受力的方向，箭頭的長度代表受力的大??；
圖7為本發(fā)明類人機器人平衡系統(tǒng)中環(huán)形壓力傳感器的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]以下將結合附圖對本發(fā)明進行詳細說明:
實施例1類人機器人髖部
如圖3-6所示:本實施例中的類人機器人髖部，包括盆腔部I和對稱設置在盆腔部I兩側的股骨部2，所述盆腔部I具有一個正面la、一個背面Ib以及兩個側面lc，所述盆腔部I兩個側面Ic的下部各通過一根鉸接軸Id鉸接一個擺桿6，所述鉸接