一种双足竞步机器人的制作方法

1.本实用新型涉及机器人技术领域，具体为一种双足竞步机器人。


背景技术：

2.随着电子技术的不断发展人们发明了各式各样的具有感知，决策，行动和交互能力的机器人。双足可以理解为机器人的一种特例，它是一种能够通过编程手段完成特定任务的小型化机器人。与普遍意义上的机器人相比，运行效率更高，程序调试方便，为此其深受广大机器人爱好者以及高校学生的喜爱。
3.目前的机器人通过程序设定基本能实现自由行走，由于现有机器人多采用模块化处理，各部件均有不同型号的产品在线销售，机器人比赛选手只需按需采购进行调试即可，但采购后组装出来的机器人经常出现尺寸不协调的情况，使竞赛机器人行走造成不便，尤其是机器人在翻转的时候，由于脚底支架长度的不匹配容易产生翻转打滑现象，造成机器人行走竞赛时间延长，甚至机器人翻转时发生侧翻等情况也时有发生。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种双足竞步机器人,以解决上述现有技术中提出的问题。
5.为实现上述实用新型目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种双足竞步机器人,包括支撑架组件、设于支撑模块上的驱动模块、连接驱动模块的控制系统和信号采集的感应模块，所述支撑架组件包括头部支架和脚部支架，所述驱动模块设于头部支架和脚部支架之间，所述脚部支架包括主受力板和转动连接在主受力板上的铰接板，所述主受力板上设有驱动铰接板转动的微型马达，所述微型马达连接控制系统并受控制指令驱动。
6.优选的，所述驱动模块包括设于头部支架底侧的两组舵机支架，每组所述舵机支架均通过若干舵机连接以形成关节转动，位于最后一个所述舵机支架与脚步支架连接。
7.优选的，所述感应模块包括设于头部支架的超声波传感器和摄像头，以及设于脚部支架上的两个可变电阻传感器。
8.优选的，所述控制系统包括单片机和稳压模块，以及与稳压模块连接的电池。
9.优选的，所述稳压模块的vcc端口与gnd端口分别与单片机的vcc端口与gnd端口连接，若干所述舵机串联，其中一个所述舵机的vcc端口和gnd端口分别与单片机的vcc端口与gnd端口连接，且舵机的信号线与单片机的pa9端口连接，所述超声波传感器的vcc端口与gnd端口分别与单片机的vcc端口与gnd端口连接，所述超声波传感器的echo端口和trig端口分别与单片机的输入端口和输出端口相连，两个所述可变电阻传感器的d0端口分别与单片机的pe2端口和pe6端口相连，所述摄像头的usb接口与单片机的usb接口连接。
10.本实用新型的有益效果集中体现在：该机器人在翻转时通过各舵机的调节实现，当以头部支架为支点进行翻转时，脚部支架随后翻转，在翻转前通过控制指令驱动微型马达转动从而带动铰接板转动收缩，实现脚部支架的长度缩短，使之在于地面接触时阻碍变
小，翻转后通过控制指令驱动微型马达转动从而带动铰接板转动放置，实现脚部支架的长度恢复，最终达到稳定机器人的作用，使之更利于竞赛行走。
附图说明
11.图1为本实用新型的主视图；
12.图2为本实用新型的脚部支架侧视图一；
13.图3为本实用新型的脚部支架侧视图一；
14.其中，1、头部支架；2、脚部支架；3、主受力板；4、铰接板；5、微型马达；6、舵机支架；7、舵机；8、超声波传感器；9、摄像头；10、可变电阻传感器；11、单片机；12、稳压模块；13、电池。
具体实施方式
15.为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
16.请参阅图1-图3，一种双足竞步机器人,在本实施例中包括支撑架组件、设于支撑模块上的驱动模块、连接驱动模块的控制系统和信号采集的感应模块，从而实现双足竞步机器人的调节动作，可以有效规避障碍、显示本体与前面障碍物的距离。具体的来讲，所述支撑架组件包括头部支架1和脚部支架2，头部支架1和脚部支架2分别模拟人类的大脑和脚掌，所述驱动模块设于头部支架1和脚部支架之间，模拟躯干并起到驱动行走作用。为使机器人做翻转运动时脚部支架2边沿减少与地面阻碍接触，所述脚部支架2包括主受力板3和转动连接在主受力板3上的铰接板4，铰接板4放下时和主受力板3一起充当底部支撑，收缩时即为翻转运动提供便捷，所述主受力板3上设有驱动铰接板4转动的微型马达5，铰接板4可通过转轴连接在主受力板3上，转轴与微型马达5的转轴键连接，实现动力传递，所述微型马达5连接控制系统并受控制指令驱动，从而实现自动调节。
17.脚部支架2的主受力板3和人铰接板4需要具有很好的强度和韧性，同时还应防止行走时打滑。因此，主受力板3和铰接板4用pla塑料板切割而成，切割成用螺丝把驱动模块固定在脚底板上，头部支架1也用pla塑料板做成工字形结构，利用螺丝和驱动模块相连接。
18.作为本实施例更进一步的方案，所述驱动模块包括设于头部支架1底侧的两组舵机支架6，每组所述舵机支架6可根据情况设置数量，每组所述舵机支架6均通过若干舵机7连接以形成关节转动，位于最后一个所述舵机支架6与脚步支架连接，其中一些舵机支架6还可以选用短u支架。通常设置6个舵机7，左右各三个即可，其中，舵机7选用hl-zx0id 20kg型号，具备高可靠性、高精度和快速响应等特点，舵机7主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。其工作原理是由接收机发出讯号给舵机7，经由控制系统上的ic判断转动方向，再驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由感应模块送回讯号，判断是否已经到达定位。考虑到舵机7的承载能力，我们尽量减轻构件的重量。舵机支架6采用钢铝结合的方案，其中部分短u支架连接构件采用铝结构，剩余舵机支架6采用钢架结构。这样很好的利用了钢的硬度，和铝的重量轻的优点。
19.作为本实施例更进一步的方案，所述感应模块包括设于头部支架1的超声波传感器8和摄像头9，以及设于脚部支架2上的两个可变电阻传感器10，当然可变电阻传感器10也
可多设。其中超声波传感器8可用于距离检测。而可变电阻传感器10具备位置检测功能，当舵机7转动时电阻值也会随之改变，由检测电阻值便可知转动的角度。而摄像头9可以实现图像的实时传输，可通过arduino程序烧录到esp芯片。该机器人还可搭配esp8266wifi模块，esp8266wifi模块支持lvttl串口，兼容3.3v和5v单片机系统，可以很方便的与产品进行连接。
20.作为本实施例更进一步的方案，所述控制系统包括单片机11和稳压模块12，以及与稳压模块12连接的电池13。单片机11采用stm32f407vet6开发板作为核心处理器，stm32f407vet6是一个高性能低功耗的单片机，内含多种特性。稳压模块12作用是将电池13(由2200mah60c 11.1v/s航模电池提供)电压转化为5v。
21.作为本实施例更进一步的方案，为实现电性控制，所述稳压模块12的vcc端口与gnd端口分别与单片机11的vcc端口与gnd端口连接，若干所述舵机7串联，其中一个所述舵机7的vcc端口和gnd端口分别与单片机11的vcc端口与gnd端口连接，且舵机7的信号线与单片机11的pa9端口连接，所述超声波传感器8的vcc端口与gnd端口分别与单片机11的vcc端口与gnd端口连接，所述超声波传感器8的echo端口和trig端口分别与单片机11的输入端口和输出端口相连，两个所述可变电阻传感器10的d0端口分别与单片机11的pe2端口和pe6端口相连，所述摄像头9的usb接口与单片机11的usb接口连接。esp8266wifi模块的vcc端口与gnd端口分别与单片机11的vcc端口与gnd端口连接，esp8266wifi模块rxd端口和txd端口与分别反向连接至单片机11的rxd端口和txd端口。
22.需要说明的是，对于前述的各个方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本技术并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本技术，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和单元并不一定是本技术所必须的。

技术特征：
1.一种双足竞步机器人,包括支撑架组件、设于支撑模块上的驱动模块、连接驱动模块的控制系统和信号采集的感应模块，所述支撑架组件包括头部支架(1)和脚部支架(2)，所述驱动模块设于头部支架(1)和脚部支架(2)之间，其特征在于，所述脚部支架(2)包括主受力板(3)和转动连接在主受力板(3)上的铰接板(4)，所述主受力板(3)上设有驱动铰接板(4)转动的微型马达(5)，所述微型马达(5)连接控制系统并受控制指令驱动。2.根据权利要求1所述一种双足竞步机器人，其特征在于，所述驱动模块包括设于头部支架(1)底侧的两组舵机支架(6)，每组所述舵机支架(6)均通过若干舵机(7)连接以形成关节转动，位于最后一个所述舵机支架(6)与脚步支架连接。3.根据权利要求2所述一种双足竞步机器人，其特征在于，所述感应模块包括设于头部支架(1)的超声波传感器(8)和摄像头(9)，以及设于脚部支架(2)上的两个可变电阻传感器(10)。4.根据权利要求3所述一种双足竞步机器人，其特征在于，所述控制系统包括单片机(11)和稳压模块(12)，以及与稳压模块(12)连接的电池(13)。5.根据权利要求4所述一种双足竞步机器人，其特征在于，所述稳压模块(12)的vcc端口与gnd端口分别与单片机(11)的vcc端口与gnd端口连接，若干所述舵机(7)串联，其中一个所述舵机(7)的vcc端口和gnd端口分别与单片机(11)的vcc端口与gnd端口连接，且舵机(7)的信号线与单片机(11)的pa9端口连接，所述超声波传感器(8)的vcc端口与gnd端口分别与单片机(11)的vcc端口与gnd端口连接，所述超声波传感器(8)的echo端口和trig端口分别与单片机(11)的输入端口和输出端口相连，两个所述可变电阻传感器(10)的d0端口分别与单片机(11)的pe2端口和pe6端口相连，所述摄像头(9)的usb接口与单片机(11)的usb接口连接。

技术总结
本实用新型涉及机器人技术领域，公开了一种双足竞步机器人，包括支撑架组件、设于支撑模块上的驱动模块、连接驱动模块的控制系统和信号采集的感应模块，所述支撑架组件包括头部支架和脚部支架，所述驱动模块设于头部支架和脚部支架之间，所述脚部支架包括主受力板和转动连接在主受力板上的铰接板，所述主受力板上设有驱动铰接板转动的微型马达，所述微型马达连接控制系统并受控制指令驱动。该机器人在翻转前通过控制指令驱动微型马达转动从而带动铰接板转动收缩，实现脚部支架的长度缩短，使之在于地面接触时阻碍变小，翻转后实现脚部支架的长度恢复，最终达到稳定机器人的作用，使之更利于竞赛行走。之更利于竞赛行走。之更利于竞赛行走。


技术研发人员：杨明博 裴杭宇 雷雨坤
受保护的技术使用者：杨明博
技术研发日：2022.12.09
技术公布日：2023/7/12