[发明专利]双腿行走机器人及用于双腿行走机器人的平衡鞋

说明书

技术领域

本发明属于机器人领域，尤其涉及一种双腿行走机器人及用于双腿行走机器人的平衡鞋。

背景技术

双腿行走机器人的平衡问题一直是目前各大公司和科研机构研究的重点问题。目前采用的主要平衡手段是在机器人腿部或机器人上身安装各种用于控制平衡的传感器，如重力传感器、陀螺仪、加速度传感器、角速度传感器等，通过控制器接收上述传感器发送的信号，从而计算出机器人的姿态，进而向机器人各关节处电机或执行机构发送控制指令，来调整机器人姿态，使得机器人在运动过程中保持平衡，上述手段的不足之处在于：1）需要安装过多的传感器，同时需要安装多个用于控制平衡的电机，其复杂度和成本极其高昂，因此极大地限制了机器人民用化的普及；2）尽管在机器人身上安装了众多的传感器和控制机构，仍然无法达到与人类一样的平衡能力。

本申请人于2014年提交了一份申请号为201410783342.5的专利申请，该专利公开了一种机器人，，包括两个自平衡电动车、两条可交叉摆动的腿部和设置在腿部底部的足部，所述两个自平衡电动车的车轮分别安装在两个足部上，所述足部主要通过所述车轮与地面接触。当机器人双腿着地时，相当于机器人站在一台双轮自平衡电动车上面，此时无论机器人如何调整姿态都不会倾倒；当机器人的一条腿抬起时，此时相当于机器人单脚踩着一台独轮自平衡电动车，而通过该自平衡电动车的控制，所述机器人可长时间地保持单腿着地的姿态，而且此时无论机器人的上部身体如何运动，都不会倾倒。上述专利虽然解决了机器人的平衡问题，简化了机器人平衡控制系统的结构，但是该技术尚有以下不足：1）将车轮安装在机器人的足部，使得该机器人与类人机器人之间存在一定的差距，如外形与人类完全相似的性爱机器人，该类机器人要求足部与人体的足部结构完全相似，不能安装有车轮；2）类人机器人的足部要保持清洁，不能与地面直接接触，这点也限制了上述专利技术所使用的范围；3）自平衡电动车上集成有电机和电池，导致机器人的足部体积和重量加大，影响美观度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种双腿行走机器人，该双腿行走机器人的特点是结构简单，制造成本低，解决了目前双足安装车轮的机器人不能直接进入到清洁度要求较高的地方，如床上的问题，同时也解决了机器人足部外形与人体足部外形相差较大的技术问题。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

本发明的一种双腿行走机器人，包括控制器、两条可交叉摆动的腿部和设置在每个腿部底部的足部，所述足部与腿部之间铰接，所述足部设置有一个传动轴，所述传动轴可绕自身轴线转动；还包括驱动所述传动轴转动的驱动装置，所述控制器与驱动装置之间电信号连接，所述传动轴具有一个用于向外输出动力的自由端。所述传动轴的自由端可设置呈棱柱形，自由端的端部进行倒角。

进一步，所述传动轴位于足部的足跟处，传动轴的轴向竖向设置，所述驱动装置包括电机，所述电机的动力输出轴与传动轴之间通过万向连接器传动连接，所述万向连接器靠近所述足部与腿部之间的铰接处设置。

进一步，所述传动轴的轴向横向设置，所述驱动装置包括电机，所述电机的动力输出轴与传动轴之间传动连接。

进一步，所述电机的动力输出轴与传动轴之间通过锥齿轮副传动连接。

进一步，所述足部靠近所述传动轴的位置开设有孔，所述传动轴的自由端位于所述孔中，所述孔的内径大于传动轴自由端的外径。

进一步，所述腿部设置有重力传感器、陀螺仪、加速度传感器、角速度传感器中的一种或几种，所述重力传感器、陀螺仪、加速度传感器或角速度传感器与所述控制器连接。

本发明的目的之二是提供一种用于双腿行走机器人穿戴的平衡鞋，通过该平衡鞋可控制机器人平衡，从而简化机器人自身平衡控制结构。

本发明的平衡鞋，包括可穿戴在所述足部的鞋体，所述鞋体的底部设置有轮子，所述鞋体设置有能够与所述传动轴的自由端插接配合的从动转轴，所述从动转轴与所述轮子的轮轴传动连接。

进一步，所述从动转轴竖向设置在鞋体内侧的鞋跟处，所述传动轴的横截面非圆形，所述从动转轴的顶部开有盲孔，所述盲孔的横截面与传动轴自由端的横截面大小和形状相应，使得当所述从动转轴插入到所述孔中后，所述传动轴自由端可插入到所述盲孔中，并与所述盲孔周向固定连接。

进一步，所述轮子设置在鞋体底部的鞋跟处。

进一步，所述鞋体底部靠近鞋尖处设置有从动轮。

本发明的有益效果：