[实用新型]基于嵌入式视觉的竞技娱乐型仿人机器人的外部结构

说明书

技术领域

本实用新型属于制造技术领域，具体涉及一种基于嵌入式视觉的竞技娱乐型仿人机器人。 

背景技术

仿人机器人是机器人技术研究领域的一个重要方向，也是最近研究的热点和难点。由于仿人机器人控制系统的复杂性，在一些关键技术未能解决之前，大型仿人机器人进入社会的目标还不能实现，因此小型仿人机器人的研制可以作为机器人技术的一个前期研究，但现有小型仿人机器人普遍存在结构简单，动作不灵活，缺乏相应传感器的缺点。 

发明内容

本实用新型克服现有技术的不足，提出了一种基于嵌入式视觉的竞技娱乐型仿人机器人，所述机器人通过加装云台使机器人可以通过摄像头灵活采集环境信息，实现人际交流。并且采用18个自由度的关节设计控制方式进行运动控制，既符合人体运动学原理，又在满足足够设计各种基本运动能力的条件下，最大的节省成本。 

本实用新型的技术方案为，基于嵌入式视觉的竞技娱乐型仿人机器人，包括身体中心框架、头部装置、腿部装置和手部装置，所述头部装置设置在身体中心框架上部，所述手部装置设置在身体中心框架的两侧，所述腿部转置设置在身体中心框架的下部，在身体中心框架上设置有横向摄像驱动电机和深度摄像驱动电机，所述横向摄像驱动电机和深度摄像驱动电机分别通过一个机械机构与头部装置相连接，在所述头部装置上设有摄像装置；手部装置包括肩部驱动电机、肘部驱动电机和腕部驱动电机，所述肩部驱动电机设置在身体中心框架的两侧，所述腿部装置包括腿部旋转驱动电机、上腿部驱动电机、下腿部驱动电机、脚腕驱动电机和脚趾驱动电机，所述腿部旋转驱动电机分别设置在身体中心框架的下部两侧，所述腿部旋转驱动电机与上腿部驱动电机通过一个上腿部连接装置相连接，上腿部驱动电机与下腿部驱动电机通过一个上腿部装置相连接，下腿部驱动电机与脚腕驱动电机通过一个下腿部装置相连接，脚腕驱动电机和脚趾驱动电机通过一个脚趾部装置相连接，在身体中心框架内设有控制装置。 

肩部驱动电机与肘部驱动电机通过一个上肩装置相连结，所述肘部驱动电机和腕部驱动电机通过一个手臂装置相连接，在腕部驱动电机上设有手腕装置。 

本实用新型的有益效果： 

本实用新型通过加装云台使机器人可以通过摄像头灵活采集环境信息，实现人际交流。并且采用18个自由度的关节设计控制方式，既符合人体运动学原理，又在满足足够设计各种基本运动能力的条件下，最大的节省成本。本实用新型效果良好，实用性强、节约空间，紧凑，方便拆卸维修。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 

图1是本实用新型的结构示意图。 

图中，1、头部装置；2、身体中心框架；3、肩部驱动电机；4、上肩装置；5、肘部驱动电机；6、手臂装置；7、腕部驱动电机；8、手腕装置；9、上腿部 连接装置；10、上腿部驱动电机；11、上腿部装置；12、下腿部驱动电机；13、下腿部装置；14、脚腕驱动电机；15、脚趾部装置；16、脚趾驱动电机。 

具体实施方式

参见图1所示，本实用新型包括一个身体中心框架2、一个头部装置1、两个腿部装置和；两个手部装置，所述头部装置1设置在身体中心框架2上部，在身体中心框架2上设置有横向摄像驱动电机和深度摄像驱动电机，所述横向摄像驱动电机和深度摄像驱动电机分别通过一个机械机构与头部装置1相连接，在所述头部装置1上设有摄像装置；所述手部装置设置在身体中心框架2的两侧，所述腿部转置设置在身体中心框架2的下部，手部装置包括肩部驱动电机3、肘部驱动电机5和腕部驱动电机7，所述肩部驱动电机3设置在身体中心框架2的两侧，肩部驱动电机3与肘部驱动电机5通过一个上肩装置4相连结，所述肘部驱动电机5和腕部驱动电机7通过一个手臂装置6相连接，在腕部驱动电机7上设有手腕装置。所述腿部装置包括腿部旋转驱动电机、上腿部驱动电机10、下腿部驱动电机12、脚腕驱动电机14和脚趾驱动电机16，所述腿部旋转驱动电机分别设置在身体中心框架2的下部两侧，所述腿部旋转驱动电机与上腿部驱动电机10通过一个上腿部连接装置9相连接，这样，在所述腿部旋转驱动电机的驱动下，腿部装置可以在0-45度内旋转，上腿部驱动电机10与下腿部驱动电机12通过一个上腿部装置11相连接，下腿部驱动电机12与脚腕驱动电机14通过一个下腿部装置13相连接，脚腕驱动电机14和脚趾驱动电机16通过一个脚趾部装置15相连接，在身体中心框架2内设有控制装置。 

本实用新型采用符合人体结构的仿人机器人框架设计，通过建立运动学模型，推导动力学公式而进行设计，本实用新型采用超薄铝镁合金片进行关节衔接，并且在机器人的头部装置上设计一个云台，并在云台上加装摄像头，图像处理和运动控制集成到两个控制版中，安装在机器人的身体中心框架2上，身体中心框架2内部加装新型较小锂电池，既符合运动控制能耗所需，又小巧环保。根据运动学原理，每条腿部可以看成多级倒立摆，这样可以推导动力学方程，根据牛顿拉格朗日定理最终推导机器人结构设计的控制方程。根据实验显示，5个自由度的腿部和3个自由度的手臂可以实现绝大部分的人形机器人动作和部分难度较大的复杂运动，例如上下楼梯，上下台阶，左右翻滚，前后翻滚，倒立等。头部装置1的摄像装置内部有摄像头，可以上下左右全方位立体转动。