[发明专利]一种两足步行仿生机器人

说明书

技术领域

本发明属于机器人技术领域，特别涉及一种两足步行仿生机器人。

背景技术

随着科学技术的发展，机器人的种类越来越多，机器人也被越来越广 泛用于大众化娱乐教育。由于步行机器人相对于轮式机器人在外观和动作 上接近于有生命力的动物，因此具有更强的趣味性和生动性，适合作为一 种兼具娱乐和教育的载体。根据足的数量和运动方式，常见的步行机器人 主要分为两类：多足机器人和两足机器人。多足机器人主要是模仿蜘蛛等 多足爬行动物的结构，这种机器人结构一般都需要大量的电机进行控制； 两足机器人根据模仿的对象，又分为两类：仿人机器人和两足步行仿生机 器人。

仿人机器人一般用于模仿人类的腿脚足，至少需要设有6个以上的自 由度，以模仿人类的腿脚足。申请号为“200810036592.7”的中国发明专 利，公开了一种双足机器人步行机构，包括臀部、大腿、小腿和足，共12 个自由度；申请号为“200810101063.0”的中国发明专利，公开了一种双 足机器人的下肢机构，这种结构利用平行四连杆对边平行的机构运动特 点，设计出具有10个自由度的双足机器人下肢机构；申请号为 “200810219823.8”的中国发明专利，公开了一种模块化的六自由度主动 关节型双足步行机器人，该机器人主要由六个关节模块和两个圆环状足组 成，每个关节模块具有一个转动自由度，由直流伺服电机驱动。以上三种 结构虽然都能够实现机器人的平稳行走，具有较多自由度，但都需要大量 的电机进行控制运动，且控制复杂，成本高，不适合作为大面积推广的大 众化娱乐教育机器人。专利号为“US6146235”的美国专利，公开了一种 用于玩具娃娃步行运动的机构，这种结构只使用一个电机就可以实现机器 人步行，但其机械结构复杂，且无法转弯，机器人活动不灵活，同样不适 合作为大众化娱乐教育机器人。

两足步行仿生机器人主要是模拟恐龙、企鹅、鹦鹉等生物行走的机器 人。其特点是结构简单，外观和动作上比较小巧、美观，用于大众化娱乐 教育更具吸引力。如现有技术中的企鹅机器人，运动结构简单，通过摇摆 调整机器人重心来抬起一足部，以便于另一足部迈步，从而实现步行，但 这种结构的机器人转弯非常不方便甚至有的还不能实现转弯功能，运动非 常不灵活，而且控制板采用低端单片机处理器，功能单一。专利号为 “US5158493”的美国专利公开一种用于玩具娃娃步行运动的机构，玩家 通过遥控器遥控其运动，功能单一；步行时两足交替抬起，运动机械机构 复杂，足部的底盘安装四个小轮子，通过一个电机带动其中两个小轮转动， 从而实现机器人的转弯，这种结构虽然能够实现转弯功能，但结构复杂， 且无法准确控制转弯角度，转弯不灵活。

语音交互是用于大众化娱乐教育的机器人的重要功能之一，现有的结 构中，也有很多可以实现语音交互的机器人。如申请号为“93101084.5” 的中国发明专利公开了一种具有鹦鹉学舌功能的电子玩具，这种结构能像 鹦鹉那样模仿和跟踪重复声音信号；申请号为“01207294.X”的中国实用 新型专利公开了一种鹦鹉玩具，可实现玩具与录放音功能相结合。这些结 构都能实现语音交互的功能，但不能实现步行的功能，因此这种结构具有 较大的局限性，使用场合也受到很大的限制。

因此，现有技术中，对于用于大众化娱乐教育的机器人存在着以下缺 陷：(1)对于多足机器人和仿人机器人，需要的自由度较多，且需要大量 的电机进行控制，具有控制复杂、制造成本高，不适用于大众化娱乐教育； (2)对于有些仿人机器人，无法转弯，机器人活动不灵活，同样不适合 作为大众化娱乐教育机器人；(3)对于现有的两足步行仿生机器人，一般 都转弯非常不方便甚至有的还不能实现转弯功能，运动非常不灵活，而且 控制板采用低端单片机处理器，功能单一；(4)现有技术中，机器人虽然 能够步行，但却不能实现语音交互功能，或者是虽然能够实现语音交互功 能，但却不能步行，具有功能非常单一、娱乐性较弱、适用场合窄，不能 同时用于多种场合；(5)现有技术中，有些机器人虽然能够转弯，但是其 转弯功能不够灵活，且结构复杂，除了步行功能外，没有其他功能，不适 用于娱乐教育。因此，对于用于大众化娱乐教育的机器人，需要提供一种 既能灵活步行，又能实现原地灵活转弯，且又能实现语音交互等多功能的 具有电机少、容易控制的机器人。

发明内容