[发明专利]太极推手机器人

说明书

本发明提供太极推手机器人，包括人形机身和位于机身背部的控制板，人形机身的四肢设有多个旋转装置，旋转装置设有控制旋转角度的舵机，人形机身的手臂端部设有手掌，手腕的侧面和手掌分别设有压力传感器，所述压力传感器的信号输出端与控制板相连接，控制板与舵机的控制开关相连接。本发明能够通过压力传感器对环境和与之对练的人进行分析并做出适当反应；还可以通过对太极推手中人的推力大小自动调节舵机的旋转角度，从而控制输出力的值，实现智能化太极推手动作。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种太极推手机器人。

背景技术

人形机器人整体结构都是由四部分组合而成，头部、胸部、手臂、腿部，每个部分都是用舵机来执行相应的旋转，摆动等动作。

这种人形机器人，只会通过给定的信号作出指定的动作，并且不会考虑环境与人为因素，容易伤害自己或者他人，并不能满足广大群众的需求，也无法满足设备的安全性要求。

发明内容

为克服以上现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种能够带有反馈控制并且能够人机交互的人形太极推手机器人，适合更广泛的人群，动作更柔和，设备更安全。

本发明的技术方案是：

太极推手机器人，包括人形机身和位于机身背部的控制板，人形机身的四肢设有多个旋转装置，旋转装置设有控制旋转角度的舵机，人形机身的手臂端部设有手掌，手腕的侧面和手掌分别设有压力传感器，所述压力传感器的信号输出端与控制板相连接，控制板与舵机的控制开关相连接。

通过机器人手腕侧面和手掌上的压力传感器可以及时、准确地反馈采集力反馈的信息，根据使用者力的大小实时进行舵机旋转角度的调节，从而实现输出力大小的调节，通过控制板进行计算分析，完成与使用者的互动。

在太极推手机器人的材料选择上，使用重量轻，强度好，韧性强的金属材料，使其在潮湿或干燥的条件下依然能够具备较长时间的使用寿命。

所述旋转装置包括俯仰旋转装置、偏航旋转装置和滚转装置，俯仰旋转装置的舵机轴沿X轴方向设置，偏航旋转装置的舵机轴沿Z轴方向设置，滚转装置的舵机轴沿Y轴方向设置，所述X轴方向为左右水平方向，所述Z轴方向为垂直方向，所述Y轴方向为前后水平方向，所述人形机身的上肢由上至下依次设有俯仰旋转装置、滚转装置、俯仰旋转装置、偏航旋转装置和滚转装置，所述人形机身的下肢由上至下依次设有滚转装置、俯仰旋转装置、俯仰旋转装置、俯仰旋转装置和滚转装置。

通过三种不同的旋转装置，可以实现机器人的三维立体动作。其中上肢具有四个旋转自由度的机械臂结构，充分体现太极动作的柔和性。在机器人下半身固定的情况下，与使用者进行左、右手的单手挽花平推手，圆推手，双手推手互练；在下半身可进步、退步的情况下，与使用者进行活步推手互练。人形机身下肢的设计可使其在凹凸不平的路面上依然保持直立状态，能够继续和使用者进行推手动作。

所述人形机身的腰部设有俯仰旋转装置，所述人形机身的颈部设有滚转装置。

所述人形机身的上肢最上端的俯仰旋转装置和滚转装置位于同一水平高度，所述人形机身的下肢最上端的滚转装置和俯仰旋转装置位于同一水平高度，所述人形机身的下肢最下端的俯仰旋转装置和滚转装置位于同一水平高度。

所述舵机为直流旋转电机。

所述控制板为STM32处理器。

所述太极推手机器人还包括设置于头部的摄像头，所述摄像头的数据输出端与控制板相连接。

其中控制板运用视觉反馈，利用安装在头部的双目或体感等设备，对使用者的手部和肘部进行立体建模，得到部位的空间数据，通过机器人逆动力学模型求解得到关节旋转角度，使机器人的双手能够准确的倚住使用者的双臂，完成发力卸力、粘连黏随、不丢不顶、引进落空合等动作，完成太极推手机器人对打练习的应用