一种胯部轴向自由度结构的仿人竞速机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于仿人机器人设计制作领域，涉及一种机器人比赛装置。
【背景技术】
[0002]仿人机器人是机器人制作的重要领域之一。仿人竞速机器人要求制作人形机器人，模拟人类行走。
[0003]要顺利完成以上要求，就需要机器人具有较灵活的转向能力和灵敏可靠的传感控制性能。由于追求仿人的近似性，采用胯部、腿部舵机使机器人左右脚摩擦力改变以实现转向，忽略了机器人转向的灵活性和稳定性。因此，从优化机器人舵机结构和传感器布局入手，巧妙设计机器人胯部轴向自由度结构，开发自由度较少、结构简单但转向、直走性能强、传感器灵敏度和稳定性高并且性价比较高的仿人竞速机器人具有重要意义。
【实用新型内容】
[0004]针对上述现有的设计制作方案所存在的问题，本实用新型舵机的自由度和传感器装置的布局以及机器人的受力、重心优化角度入手，实现了一种自由度较少、结构简单、重心分布合理但转向、直走机动性高以及传感器灵敏度和稳定性高的新型智能仿人竞速机器人。
[0005]本实用新型提出如下设计方案:
[0006]一种胯部轴向自由度结构仿人竞速机器人的装置，包括13个舵机，4个TCRT5000黑白键检测传感器，铝制U型件，2个塑料脚底板，左右脚底板加有稳定铅块，AVR单片机最小系统控制板。
[0007]所述自由度都是由一个舵机组成，舵机之间通过铝制U型件由螺丝固定，头部、手臂舵机通过铝制U型件由粘合剂连接，每个脚底板由一个硬质塑料板构成，左右脚底板留有稳定铅块位置，其中右脚底板安装4个TCRT5000黑白键检测传感器及其探头。
[0008]所述胯部轴向自由度结构由两个舵机组成，两个舵机安装在同一高度上，在轴向位置相互平行，舵机之间通过铝制U型件由螺丝连接，胯部轴向自由度舵机关于机器人几何中心线左右对称。
[0009]所述胯部轴向自由度结构舵机能够左右旋转，胯部轴向自由度结构由两个舵机组成，每个舵机能够左右旋转。
[0010]所述螺丝为M2 X 8的平头螺丝。
[0011 ] 所述粘合剂为502液体胶水。
[0012]所述的脚底板为140mmX82.5mmX 5mm塑料板加贴一层厚度2mm防滑层。
[0013]所述防滑层是2mm厚度的橡胶板。
[0014]所述稳定铅块为22mm X 13.5mm X 15mm的50g重铅块。
[0015]所述右脚底板安装4个TCRT5000黑白键检测传感器，TCRT5000黑白键检测传感器探头使用黑色胶带包裹，其目的是减少自然光的干扰。
[0016]所述黑色胶带为16mm黑色防水绝缘电工胶带。
[0017]所述AVR单片机最小系统控制板为40引脚ΗΠΡ封装的ATmega32A单片机及其外部电路组成的控制板，其存储大小为32KB。
[0018]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:自由度较少，结构简单，转向、直走机动性强、稳定性强，成本低，传感器灵敏度和稳定性高。
【附图说明】
[0019]图1是该胯部轴向自由度结构的仿人竞速机器人舵机自由度和固定铝合金框架主视图。图1中符号表示:1-头部舵机；2_肩部舵机；3_手臂舵机；4_铝制U型件；5_左胯部舵机；6_腿部上舵机；7_腿部下舵机；8_左脚脚部舵机；9_左脚脚底板；10-TCRT5000黑白键检测传感器探头安装位置；11_TCRT5000黑白键检测传感器安装位置；12_铝制U型件连接处；13_铝制方框连接件。
[0020]图2是图1中12-铝制U型件连接处的结构放大图。
[0021]图3是所述胯部轴向自由度结构的仿人竞速机器人胯部自由度结构放大图。
[0022]图4是该胯部轴向自由度结构的仿人竞速机器人功能型右脚底板俯视图。
[0023]以下结合附图和实施例对本【实用新型内容】做进一步详细说明。
【具体实施方式】
[0024]参见图1，该13自由度仿人竞速机器人舵机自由度和固定铝制方框架主视图。头部舵机I使头部向左摆动45°再向右摆动90° ;肩部舵机2使左上肢前后摆动30° ;手臂舵机3使手臂铝制U型件4前后摆动30°。腿部上舵机6、腿部下舵机7、左脚脚部舵机8转动使机器人把重心转移到右脚，右腿舵机配合进而前进一步。胯部舵机向左向右转动，其他舵机配合使机器人实现左右转向。TCRT5000黑白键检测传感器探头安装位置10，由双面胶和透明胶带粘连，可以根据直走步子大小、转向角度大小调整TCRT5000黑白键检测传感器探头a、b、c、d在说明书附图4中2位置，以使机器人巡仅有16_宽的黑线精确度更高。
[0025]参见图2，该仿人竞速机器人铝制U型件之间的连接固定方式，M2X8的平头螺丝连接使机器人更加稳固，使重心偏移量小。
[0026]参见图3，该仿人竞速机器人胯部舵机。图中所示是两个轴向自由度舵机与腿部上舵机的连接固定以及与铝制方框连接件的连接固定。轴向自由度舵机相互平行，安装同一高度，以机器人几何中心线对称。左右胯部舵机在机器人直走时有支撑稳定作用。机器人要左右转向时，左右胯部舵机承担了转向作用，并且稳定机器人结构，使机器人重心保持在脚底板内。
[0027]参见图4，该仿人竞速机器人功能型右脚底板俯视图。图中1、2、3、4分别是TCRT5000黑白键检测传感器安装位置、传感器安装位置、舵机铝制U型件安装位置、稳定铅块安装位置。方便起见，把右脚底板安装TCRT5000黑白键检测传感器探头从左侧第一个开始依次记作TCRT5000黑白键检测传感器探头a、b、c、d。若TCRT5000黑白键检测传感器探头a检测到黑线，左胯部舵机5左转35° ;若TCRT5000黑白键检测传感器探头b检测到黑线时，机器人左转25° ;若TCRT5000黑白键检测传感器探头a、b同时检测到黑线时，机器人左转35° ;若探头c检测到黑线时，机器人右转25° ;gTCRT5000黑白键检测传感器探头d检测到黑线时，机器人右转35° ;若TCRT5000黑白键检测传感器探头c、d同时检测到黑线时，机器人右转35° ;若TCRT5000黑白键检测传感器探头a、b、c、d均无检测到黑线时，机器人直走。140mmX82.5mmX5mm塑料板有稳定铅块安装位置，在机器人运动过程中，机器人抬腿落地会失去平衡，稳定性较差，在左右脚安装22_X 13.5mmX 15mm的50g铅块可以防止机器人抬腿落地失去平衡而导致重心不稳定所产生的晃动。尤其是在巡16_黑线竞速时，由于晃动和滑动可能使机器人TCRT5000黑白键检测传感器探头a、d未检测到黑线，从而使机器人出界而出错。左右脚底板设计的防滑橡胶使机器人行走更加可靠，提高了机器人竞走时准确性和稳定性。
【主权项】
1.一种胯部轴向自由度结构的仿人竞速机器人，具有13个自由度，包括13个舵机，4个TCRT5000黑白键检测传感器，2个塑料脚底板，AVR单片机最小系统控制板，其特征在于:胯部轴向自由度舵机能够左右旋转，右脚底板安装4个TCRT5000黑白键检测传感器和稳定铅块，左脚底板安装稳定铅块。
2.根据权利要求1所述的胯部轴向自由度结构的仿人竞速机器人，其特征在于:所述胯部轴向自由度结构由两个舵机组成，两个舵机安装在同一高度上，在轴向位置相互平行，舵机之间通过铝合金U型件由螺丝连接，胯部轴向自由度结构舵机关于机器人几何中心线左右对称。
【专利摘要】本实用新型公开了一种胯部轴向自由度结构的仿人竞速机器人，属于仿人机器人设计制作领域，适用于工程类仿人竞速比赛。该机器人具有13个自由度，4个TCRT5000黑白键检测传感器，塑料脚底板。舵机之间通过铝合金U型件由螺丝连接。每个脚底由一个硬质塑料板构成，右脚底板安装有传感器探头。胯部由两个舵机构成胯部轴向自由度结构。与现有技术相比，本实用新型的优点在于：胯部轴向自由度的舵机能左右转动，使转向灵活，机动性高；结构简单，行走稳定性强；成本低；传感器灵敏度与控制稳定性好。
【IPC分类】B62D57-032
【公开号】CN204489003
【申请号】CN201420609932
【发明人】刘彦锋, 王少坤, 谭尚宁, 张鹏
【申请人】刘彦锋
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2014年10月14日