專利名稱：兩足機器人的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種兩足機器人，尤其是沒有上身，能實現多種變形和大幅度變形的機器人。
背景技術：
目前的兩足機器人都是先建立各關節的運動方程，然后通過電機的運動去模擬各關節的運動。但是，通過這種組合后在運動中只有邁步的起點和落腳點是平衡的，其余的運動位置是不平衡的，導致變形量和變形程度有限，而且目前的兩足機器人設計過程都是通過整體設計，過程繁瑣，設計理論不夠精確。

發明內容
為了克服目前兩足機器人的精確度和穩定性的不足以及設計過程的繁瑣性，本實用新型提供一種兩足機器人，該兩足機器人不僅能做到各點的平衡和運動的平穩，能實現多種變形和大幅度變形，而且采用了模塊化設計思想，使兩足機器人關節的結構設計簡單、通用。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是該兩足機器人采用六個伺服電機驅動，在腳部引入兩個直流電機，沒有上身，豐富了兩足機器人的動作，提高了兩足機器人的靈活性。該兩足機器人將所有的運動都簡化為兩個基本模塊的電機軸正交放置形成的通用模塊，該兩足機器人就像“搭積木”一樣組建而成，使兩足機器人關節的結構設計簡單、通用。
本實用新型的各種運動分解為正向、側向及偏轉三個方向的運動，兩足機器人的合運動是這三個方向運動的合成，假設除了地面產生的約束力以外，這些運動相互沒有干涉。同時，將整個步行過程分解為單足支撐期、雙足支撐期以及中間的過渡支撐狀態。在不同狀態中，機器人有著不同的約束目標，因而運動特性是不一樣的，而在同一狀態中，運動的特性則是一樣的。
本實用新型的運動方式是采用靜態平衡法，由于本實用新型的運動速度較慢，可忽略慣性力的影響，故將其運動分為若干個平衡點，實現每一個平衡點的平衡即可實現各種動作。
本實用新型是通過電機在X、Y方向自由度的垂直疊加去實現空間的自由度，故在平衡分析上把兩足機器人的平衡分為橫向和縱向兩個方向平衡的合成，如果兩足機器人同時滿足橫向和縱向的平衡條件，就能達到平衡。
本實用新型在設定步態時必須滿足以下條件(1)平衡穩定性在靜態步行中，單腿支撐期重心必須落在單腿支撐區域內，在兩腿支撐時重心必須落在兩腿支撐區域內G0∈BG0為兩足機器人的重心，B代表單、雙腳支撐時的投影區域。
(2)越逾性在整個運動過程中，兩足機器人不能與地面或障礙物相碰撞，即ya(t)≥y(x)式中的(ya(t))表示移動腿足端的坐標，y(x)為障礙形狀，若為平地時y(x)＝0。
(3)周期性同一種步態要實現連續步行時，整個步態函數還必須滿足一定的周期性。
本實用新型的運動過程都是通過步態分析確定進行步態規劃的約束條件，進行機構分析，確定橫向和縱向平衡條件，建立各關節的理論運動方程，把方程分為有限個平衡點，使兩足機器人在運動的同時不但能滿足運動約束條件還滿足在該點的平衡條件，這樣可以提高兩足機器人運動過程的穩定性。
本實用新型的控制核心采用AVR單片機實現，以其為核心設計了兩足機器人行為控制的嵌入式控制系統，采用插針式連接，伺服電機和直流電機與單片機電源分開供應，使得該控制板體積小，且抗干擾能力強，運動過程通過程序控制。采用單片機作為中央控制器，用來控制和協調直流電機和伺服電機的運動情況，從而產生各種預設的行為和動作，直流電機和伺服電機的運行狀態信號需要通過計算機軟件生成，再通過計算機與單片機通訊，將控制信號下載到單片機內。
本實用新型的有益效果是，增加了兩足機器人的平穩性，豐富了兩足機器人的動作，并提高了兩足機器人的靈活性，簡化了兩足機器人的設計過程，該兩足機器人能完成溜冰行走、邁步、側步、高抬腿、小劈叉、深度劈叉、倒立、倒立舞蹈、跌倒后爬起、橫向和縱向爬行。
以下結合附圖對本實用新型進一步說明。


圖1是本實用新型的正視圖。
圖2是本實用新型的電路原理圖。
圖中1.底盤 2.直流電機 3.伺服電機 4.舵盤 5.支架 6.上板 7.上蓋具體實施方式
本實用新型采用六個伺服電機驅動，在腳部引入了兩個直流電機，沒有上身。在
圖1中舵盤(4)套在伺服電機(3)的伸出軸上，和伺服電機(3)組成一個整體，這個整體和支架(5)通過螺釘連接組成一個基本模塊，本實用新型里就包含六個這樣的基本模塊，兩個基本模塊的電機軸正交放置形成通用模塊。
底盤(1)和直流電機(2)用螺栓連接，直流電機(2)和第一個基本模塊中的伺服電機(3)用AB膠粘合，將第二個基本模塊的電機軸和第一個基本模塊的電機軸正交放置，第一個基本模塊的支架(5)和第二個基本模塊的伺服電機(3)通過AB膠粘合，將第二個基本模塊和第三個基本模塊的電機軸正交放置，通過螺栓連接兩個基本模塊的支架(5)，將第二個和第三個基本模塊連接起來，這樣就組成了本實用新型的一條腿，另一條腿是對稱安裝的。上板(6)和最上面兩個基本模塊的伺服電機(3)通過螺栓連接，上蓋(7)是鑲嵌在上板(6)中，上蓋(7)可以隨時取出，將電路板放在上板(6)上面，上蓋(7)里面。
權利要求1.一種機器人，其特征是通過底盤、六個伺服電機、兩個直流電機、支架、上板和上蓋的相互連接組成的一種機械結構，采用模塊化設計，將舵盤套在伺服電機的伸出軸上，和伺服電機組成一個整體，這個整體和支架通過螺釘連接組成一個基本模塊。
2.根據權利要求1所述的機器人，其特征是底盤和直流電機用螺栓連接，直流電機和第一個基本模塊中的伺服電機用AB膠粘合，將第二個基本模塊的電機軸和第一個基本模塊的電機軸正交放置，第一個基本模塊的支架和第二個基本模塊的伺服電機通過AB膠粘合，將第二個基本模塊和第三個基本模塊的電機軸正交放置，通過螺栓連接兩個基本模塊的支架，將第二個和第三個基本模塊連接起來，這樣就組成了本實用新型的一條腿，另一條腿是對稱安裝的，上板和最上面兩個基本模塊的伺服電機通過螺栓連接，上蓋是鑲嵌在上板中，上蓋可以隨時取出，將電路板放在上板上面，上蓋里面。
專利摘要一種能夠產生多種變形和大幅度變形的兩足機器人，通過六個伺服電機、兩個直流電機、支架、上板和上蓋的相互連接組成的一種機械結構，該兩足機器人在運動時不但能滿足運動約束條件還滿足在各點的平衡條件，運動過程非常穩定，采用模塊化設計思想使兩足機器人關節的結構設計簡單、通用，該兩足機器人的控制核心采用AVR單片機實現，運動過程通過程序控制。
文檔編號B25J11/00GK2848489SQ20052007711
公開日2006年12月20日 申請日期2005年11月3日 優先權日2005年11月3日
發明者褚成成, 薛盡想, 朱濱峰 申請人:褚成成, 薛盡想, 朱濱峰