[实用新型]利用轴径向反力驱动的自平衡摇摆行走机器人

说明书

技术领域

本实用新型属于智能机器人领域，具体涉及一种利用轴径向反力驱动的自平衡摇摆行走机器人。

背景技术

目前可见的机器人运动模式为轮式运动或关节运动。即通过底盘轮子滚动带动整体移动，或通过拟人的关节运动来实现机器人运动，从外观看来，机器人双腿与身体不断相对运动，其控制机构相对复杂。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种区别于现有机器人运动模式、外观看来机器人双腿与身体相对静止的利用轴径向反力驱动的自平衡摇摆行走机器人。其利用机器人内部电机加速或减速转动时带动旋转物体（例如飞轮）产生的径向反力，带动机器人摆动，即利用电机配合飞轮产生X轴、Y轴的力，给予机器人前倾、后仰、左右摆动的力，促使机器人迈步运动，并运用机器人内部元器件实时监控机器人的体位状态，反馈给各轴电机以提供给机器人径向力补偿保证其前进迈步所需的电机加速度，并防止机器人重心偏移过量而摔倒。其控制机构简单，易实现。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：利用轴径向反力驱动的自平衡摇摆行走机器人，包括相互连接的动作驱动部分和动作执行部分，其特征在于：所述的动作驱动部分包括分别设置于X、Y轴方向的电机与旋转物体模组，通过电机带动旋转物体加速/减速运动，旋转物体产生X或Y轴径向反力使整体重心偏移或摆动，并带动动作执行部分运动；还包括用于监控机器人的体位状态并反馈给X、Y轴电机的元器件。

前述的利用轴径向反力驱动的自平衡摇摆行走机器人，所述的X、Y轴呈现一夹角，X轴方向的电机与旋转物体模组控制机器人的左右摇摆方向，Y轴方向的电机与旋转物体模组控制机器人的前后摇摆方向，机器人的一次左右摇摆动作加上一次前后摇摆动作构成一次迈步动作。

前述的利用轴径向反力驱动的自平衡摇摆行走机器人，还包括与X、Y轴分别互呈夹角的Z轴和设置于Z轴方向的电机与旋转物体模组，Z轴方向的电机与旋转物体模组控制机器人的重心，Z轴方向的旋转物体产生Z轴径向反力使整体重心置中，以补偿机器人的左右和前后摇摆动作时产生的重心偏移并实现机器人原地静止不摔倒；X/Y轴电机接收到机器人体位信息反馈后，通过调整电机加速度提供径向力反馈，控制机器人左右和前后摇摆的重心偏移，防止其摔倒。

前述的利用轴径向反力驱动的自平衡摇摆行走机器人，所述的X、Y轴互相垂直，X轴与机器人的前后方向平行，X轴方向的旋转物体位于垂直于机器人的前后方向的平面内；Y轴与机器人的左右方向平行，Y轴方向的旋转物体位于垂直于机器人的左右方向的平面内。

前述的利用轴径向反力驱动的自平衡摇摆行走机器人，所述的X、Y、Z轴互相垂直，X轴与机器人的前后方向平行，X轴方向的旋转物体位于垂直于机器人的前后方向的平面内；Y轴与机器人的左右方向平行，Y轴方向的旋转物体位于垂直于机器人的左右方向的平面内；Z轴与机器人的重力方向相同，Z轴方向的旋转物体位于垂直于机器人重力方向的平面内。

前述的利用轴径向反力驱动的自平衡摇摆行走机器人，所述的元器件检测机器人的体位状态，并将体位状态反馈给X、Y、Z轴的电机，通过调整三轴电机加速度以实时提供机器人三轴的径向力补偿。

前述的利用轴径向反力驱动的自平衡摇摆行走机器人，所述的动作执行部分由左右双脚构成，旋转物体产生的X轴径向反力带动机器人交替以左右脚为支点作左右摇摆动作，旋转物体产生的Y轴径向反力带动机器人以双脚为支点作前后摇摆动作。

前述的利用轴径向反力驱动的自平衡摇摆行走机器人，所述的旋转物体为飞轮。

前述的利用轴径向反力驱动的自平衡摇摆行走机器人，所述的元器件为三轴加速度传感器。

前述的利用轴径向反力驱动的自平衡摇摆行走机器人，所述的轴径向反力与旋转物体加速旋转时的旋转方向相反，与旋转物体减速旋转时的旋转方向相同。

本实用新型的机器人X轴电机带动旋转物体在进行加速/减速旋转运动时，旋转物体产生的X轴径向反力将带动机器人交替以左右脚为支点做左右摇摆动作。机器人Y轴电机带动旋转物体在进行加速/减速旋转运动时，旋转物体产生的Y轴径向反力将带动机器人以双脚为支点做前后摇摆动作。左右腿交替向前迈步即实现了机器人的前行或后退运动。Z轴电机与旋转物体模组起辅助平衡和运动功能，其高速运转的陀螺效应可帮助机器人保持重心置中；带动旋转物体做加速/减速旋转运动时，旋转物体产生的径向反力可配合X/Y径向力辅助机器人迈步动作。与其同时，元器件实时监控机器人的体位状态，并反馈给三轴电机产生径向力补偿，以防止机器人重心偏移过量而摔倒。