[实用新型]一种模块化双足机器人实验教学平台

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种模块化双足机器人实验教学平台，属于智能教学器材领域。

背景技术

机器人技术是一门新兴的综合性学科，涉及了机械、电子、计算机、材料、传感器、控制技术及人工智能等众多学科，体现了一个国家的智能化和自动化研究水平。双足机器人是机器家族中最重要的成员之一，它涉及仿生学、人工智能、机械创新、计算机仿真学、通讯等相关学科，在科研、生产、生活方面的价值都十分突出。双足机器人具有传统的轮式、履带式机器人的无法比拟的优越性，传统的轮式、履带式机器人在不平坦的地面工作时，会大增加其能耗，而在松软地面或者严重崎岖不平的地形上行进时，它们就举步维艰了，双足机器人在该地形的推进有独特的优越性能。双足机器人对环境的适应能力强，不仅可以在狭窄的空间中工作，还能够跨越障碍、上下台阶、甚至在不平整地面上运动，这些优势使其具有更广阔的应用前景。

双足机器人是机器人中的一种，也是全国大学生机器人大赛的指定比赛项目，在机器人设计的教与学的过程中，还没有一种有效的实验教学平台，能形象、直观地使学生领会竞走机器人的工作原理，并同时能提高学生的动手能力、激发学生的创造能力。

发明内容

本实用新型提供了一种模块化双足机器人实验教学平台，以用于在机器人设计的教与学的过程中提供具有前进、后退、前翻、后翻功能的机器人问题。

本实用新型的技术方案是：一种模块化双足机器人实验教学平台，包括躯干部1、左腿结构和右腿结构，所述左腿结构和右腿结构相同，右腿结构包括第一大U形架2、右腿胯部舵机4、第一小U形架6、第二小U形架8、右腿膝部舵机10、第二大U形架12、第三大U形架14、右腿脚部舵机16、右舵机固定架18、右脚底板20；左腿结构包括第四大U形架3、左腿胯部舵机5、第三小U形架7、第四小U形架9、左腿膝部舵机11、第五大U形架13、第六大U形架15、左腿脚部舵机17、左舵机固定架19、左脚底板21；

所述第一大U形架2、第四大U形架3的开口朝下且其上端固定于躯干部1上，右腿胯部舵机4、左腿胯部舵机5的输出轴分别与第一大U形架2、第四大U形架3的侧板相固定，右腿胯部舵机4、左腿胯部舵机5的壳体分别与第一小U形架6、第三小U形架7相固定，第二小U形架8、第四小U形架9分别固定于第一小U形架6、第三小U形架7的下方且开口朝下，右腿膝部舵机10、左腿膝部舵机11分别位于第二小U形架8、第四小U形架9的下方并与其固定，第二大U形架12、第五大U形架13的开口朝上，右腿膝部舵机10、左腿膝部舵机11的输出轴分别固定于第二小U形架8、第四小U形架9的侧板上，第三大U形架14、第六大U形架15分别固定于第二大U形架12、第五大U形架13的下方且开口朝下，右腿脚部舵机16、左腿脚部舵机17的输出轴分别固定于第三大U形架14、第六大U形架15的侧板上，右腿脚部舵机16的壳体通过右舵机固定架18固定于右脚底板20，左腿脚部舵机17的壳体通过左舵机固定架19固定于左脚底板21。

还包括用于控制舵机运行的电路部分，所述电路部分包括电源、单片机、无线串口通信数据模块以及上位机；电源用于提供电能，单片机产生控制舵机运行的脉冲信号，单片机通过无线串口通信数据模块与上位机相通讯。

其中，所示的电源用于给各个舵机、单片机的工作提供稳定的电源，单片机发出PWM脉冲信号对舵机的转动角度进行控制。单片机通过无线串口通信数据模块与上位机通信，单片机根据接收的上位机的控制指令对舵机的运行进行控制，还可将运行状态信息上传至上位机。

本实用新型的工作原理是：

建立空间直角坐标系o-xyz，x轴方向与机器人所要行走的正前方相一致，z轴方向与竞走机器人站立的竖直方向相一致，y轴垂直于x轴和z轴所在的平面并指向机器人的右侧；所述右腿胯部舵机、右腿膝部舵机、左腿胯部舵机、左腿膝部舵机的输出轴所在的方向均与y轴的方向相一致，右腿脚部舵机、左腿脚部舵机的输出轴所在的方向均与x轴相一致。为了简化机器人的运动形式，竞走机器人的每个髋关节、膝关节和踝关节均只保留一个自由度。

机器人前进，后退，前翻，后翻，具体实施方式如下：