一種被試仿人機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種被試仿人機器人，所述被試仿人機器人包括軀干、驅(qū)動系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述軀干包括骨骼、四肢、關(guān)節(jié)和適當?shù)纳眢w軟組織，所述骨骼和所述四肢組成架構(gòu)，所述關(guān)節(jié)是連接不同構(gòu)件或部位，所述身體軟組織能起到構(gòu)件間的連接和緩沖作用；所述驅(qū)動系統(tǒng)用來驅(qū)動軀干各構(gòu)件運動；所述感知系統(tǒng)包括壓力、溫度和濕度傳感器，用來測定感知所述仿人機器人與地面接觸而產(chǎn)生的壓力變化，所述溫度傳感器用來測定感知溫度變化，濕度傳感器則測定感知濕度變化；所述控制系統(tǒng)能控制本實用新型所述的被試仿人機器人能模擬真人移動的摔滑倒場景，對人摔滑倒進行研究，通過對人移動的摔滑倒動作做詳盡的實驗，確保人的移動安全。
【專利說明】
一種被試仿人機器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種機器人，尤其涉及一種被試仿人機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]人的移動摔倒、跌倒和滑倒現(xiàn)象不足為奇，是移動時的身體失衡行為，具有突發(fā)和瞬間而過的特點。孩童和老人是摔跌和滑倒的脆弱群體，特別是老年人因步態(tài)及平衡能力下降等原因，更是最大受害群體，每年因滑倒致傷致殘、死亡的案例不在少數(shù)。致倒原因雖然很多，但可理解為人體動作和地面的不協(xié)調(diào)，人體行為因地面或地面環(huán)境的變化而變，動作過程復雜，要能得到全面解析絕非易事。人體的滑倒過程雖可通過攝像等手段獲取，遺憾的是真人滑倒動作一般不可在真實場地重復，以致不能方便地進行真景實證。因此需要一種仿人機器人進行模擬實驗人摔倒場景，對人摔倒進行研究。
[0003]隨著機器人行業(yè)的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)有技術(shù)中，仿人機器人的技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)并已經(jīng)得到逐漸提高，也已經(jīng)用在不少領(lǐng)域，如在人類行走上，則可對比人類的行走步態(tài)動作，使機器人的行走姿態(tài)更像人類行走，但這些主要還是以主試(行為主體)的面貌出現(xiàn)。
[0004]根據(jù)實驗的重復性要求，希望真人的真“實驗”，但為了真人的安全著想，真人不可能作為被試參與跌滑倒實驗，即便有，也是假裝的。因此，可利用仿人機器人進行真人的滑倒模擬，利用仿人機器人行使真人難以實現(xiàn)完成的動作行為。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型目的是:提供一種可充當實驗被試對象的仿人機器人，所述仿人機器人可實施摔滑倒模擬并構(gòu)建實驗及仿真技術(shù)平臺。既可以達到真人跌滑倒實驗的效果，又不用讓真人去冒險充當被試對象。
[0006]本實用新型的技術(shù)方案是:
[0007]—種被試仿人機器人，其特征在于:所述被試仿人機器人包括軀干、驅(qū)動系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，
[0008]所述軀干包括骨骼、四肢、關(guān)節(jié)和適當?shù)纳眢w軟組織，所述骨骼和所述四肢組成架構(gòu)，所述關(guān)節(jié)是連接兩個以上不同構(gòu)件或部位，所述身體軟組織能起到構(gòu)件間的連接和緩沖作用；
[0009]所述驅(qū)動系統(tǒng)是提供機器人動作位移動力，依據(jù)人體的動作和組織分類，分成若干個子系統(tǒng)，用來驅(qū)動軀干各構(gòu)件運動；
[0010]所述感知系統(tǒng)包括壓力傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器，所述壓力傳感器安置在軀體的不同構(gòu)件和構(gòu)件之間，特別是構(gòu)件易與地面接觸碰撞之處，用來測定感知所述仿人機器人構(gòu)件間的接觸壓力變化，構(gòu)件與地面接觸而產(chǎn)生的壓力變化，實時感知動作變化，所述溫度傳感器用來測定感知構(gòu)件與地面接觸而產(chǎn)生的構(gòu)件與地面的溫度變化;所述濕度傳感器用來感知空氣、構(gòu)件與地面接觸而產(chǎn)生的構(gòu)件與地面的濕度變化，
[0011]所述控制系統(tǒng)能對所述被試仿人機器人控制，并能對所述被試仿人機器人的各項數(shù)據(jù)進行云存儲、模擬、計算等操作。
[0012]優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)通過程序設(shè)計，具備學習記憶功能，能夠?qū)W習人類移動及其滑倒的工作要領(lǐng)并記憶參數(shù);所述控制系統(tǒng)還能根據(jù)人體的動作分解特點，實施被試對象動作的不同速回放重現(xiàn)，能最大限度地滿足實驗需求。
[0013]優(yōu)選的，所述軀干和所述感知系統(tǒng)由抗摔材料組成。
[0014]優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)包括手動、自動、智能型控制。
[0015]優(yōu)選的，所述仿人機器人的腳底有摩擦力，能模擬人后傾滑倒狀態(tài)，后傾滑倒時與地面接觸的位置設(shè)有壓力傳感器。所述被試仿人機器人在光腳、穿鞋或踢拖鞋時通過腳或鞋與地面接觸產(chǎn)生摩擦力，能模擬人的傾滑倒狀態(tài)，傾滑倒時與地面接觸的位置設(shè)有壓力傳感器。
[0016]優(yōu)選的，所述仿人機器人能模擬人前傾或后傾滑倒狀態(tài)，前傾或后傾滑倒時與地面接觸的位置設(shè)有壓力傳感器。
[0017]優(yōu)選的，所述仿人機器人能模擬人被姅?shù)购鬆顟B(tài)，姅?shù)箷r與地面接觸的位置設(shè)有壓力傳感器。
[0018]優(yōu)選的，所述仿人機器人的所述控制系統(tǒng)里存儲人類移動相關(guān)的步態(tài)、步幅、步速等，移動至滑倒的過程，模擬滑倒的多種形式，并能控制所述仿人機器人按所述存儲數(shù)據(jù)實行。
[0019]優(yōu)選的，所述仿人機器人能在平地、坡地、凹凸不平地面、樓梯等處實驗，在外力作用下具有平衡和失衡功能，所述控制機構(gòu)將實驗數(shù)據(jù)存儲和分析。
[0020]所述感知系統(tǒng)還包括濕度傳感器，所述濕度傳感器用來感知摔滑倒時的空氣、地面和構(gòu)件的濕度變化。
[0021]本實用新型的優(yōu)點:
[0022]1、本實用新型公開的實驗被試仿人機器人進行真人的滑倒模擬，利用實驗被試仿人機器人行使真人難以實現(xiàn)完成的動作行為，既能保證人的安全，又能對滑到動作做詳盡的實驗。
[0023]2、所述控制系統(tǒng)通過程序設(shè)計，具備學習記憶功能，能夠?qū)W習人類行走及其滑倒的工作要領(lǐng)并記憶參數(shù)等;所述控制系統(tǒng)還能根據(jù)人體的動作分解特點，實施被試對象動作的慢速回放，能最大限度的驗證。
【附圖說明】
[0024]下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述:
[0025]圖1為本實用新型所述實驗被試仿人機器人和真人滑到狀態(tài)比較的示意圖。
[0026]圖2為本實用新型所述實驗被試仿人機器人正常行走的示意圖。
[0027]圖3為本實用新型所述實驗被試仿人機器人身體自垮摔倒狀態(tài)的示意圖。
[0028]圖4為本實用新型所述實驗被試仿人機器人后傾滑倒狀態(tài)的示意圖。
[0029]圖5為本實用新型所述實驗被試仿人機器人彎曲滑倒狀態(tài)的示意圖。
[0030]圖6為本實用新型所述實驗被試仿人機器人姅?shù)範顟B(tài)的示意圖。
【具體實施方式】
[0031 ]下面結(jié)合附圖及優(yōu)選實施方式對本實用新型技術(shù)方案進行詳細說明。
[0032]如圖1所示，為本實用新型所述實驗被試仿人機器人和真人滑到狀態(tài)比較的示意圖。I為真人，2為實驗被試仿人機器人，實驗被試仿人機器人能起到真人實驗的作用，又不需要真人去冒險。
[0033]—種實驗被試仿人機器人2，其特征在于:所述被試仿人機器人包括軀干、驅(qū)動系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，
[0034]所述軀干包括骨骼、四肢、關(guān)節(jié)和適當?shù)纳眢w軟組織，所述骨骼和所述四肢組成架構(gòu)，所述關(guān)節(jié)是連接兩個以上不同構(gòu)件或部位，所述身體軟組織能起到構(gòu)件間的連接和緩沖作用；
[0035]所述驅(qū)動系統(tǒng)是提供機器人動作位移動力，依據(jù)人體的動作和組織分類，分成若干個子系統(tǒng)，用來驅(qū)動軀干各構(gòu)件運動；
[0036]所述感知系統(tǒng)包括壓力傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器，所述壓力傳感器安置在軀體的不同構(gòu)件和構(gòu)件之間，特別是構(gòu)件易與地面接觸碰撞之處，用來測定感知所述仿人機器人構(gòu)件間的接觸壓力變化，構(gòu)件與地面接觸而產(chǎn)生的壓力變化，實時感知動作變化，所述溫度傳感器用來測定感知溫度變化;所述濕度傳感器用來感知空氣、地面或腳的濕度變化;所述感知系統(tǒng)還可以設(shè)置其他傳感器，其他的特定傳感器則測定感知相應(yīng)物體和環(huán)境的物理變化。所述感知系統(tǒng)還可以包括其他類型的傳感器，其他類型的傳感器則根據(jù)身軀與環(huán)境的接觸變化特征進行測定感知。
[0037]所述控制系統(tǒng)能對所述被試仿人機器人控制，并能對所述被試仿人機器人的各項數(shù)據(jù)進行云存儲、模擬、計算等操作。
[0038]所述控制系統(tǒng)通過程序設(shè)計，具備學習記憶功能，能夠?qū)W習人類移動及其滑倒的工作要領(lǐng)并記憶參數(shù);所述控制系統(tǒng)還能根據(jù)人體的動作分解特點，實施被試對象動作的不同速回放重現(xiàn)，能最大限度地滿足實驗需求。
[0039]所述軀干和所述感知系統(tǒng)根據(jù)部位和兩個以上的構(gòu)件接觸需要，由不同特性的抗摔材料組成。使得實驗被試仿人機器人很耐摔，不易碎，在很多地方都可以實驗。
[0040]所述控制系統(tǒng)包括手動、自動、智能型控制。使用方便，可在多種情況下實驗。
[0041]優(yōu)選的，所述被試仿人機器人在光腳、穿鞋或踢拖鞋時通過腳或鞋與地面接觸產(chǎn)生摩擦力，能模擬人的傾滑倒狀態(tài)，傾滑倒時與地面接觸的位置設(shè)有壓力傳感器。所述被試仿人機器人能模擬人前傾或后傾滑倒狀態(tài)，前傾或后傾滑倒時與地面接觸的位置設(shè)有壓力傳感器。
[0042]所述壓力傳感器可以隨時監(jiān)控壓力變化，模擬真人摔倒情況逼真，可以在壓力大的部位實施保護，更好地研究怎樣保護真人不受摔倒的傷害。
[0043]所述被試仿人機器人能模擬人前傾滑倒狀態(tài)，前傾滑倒時與地面接觸的位置設(shè)有壓力傳感器?？梢栽趬毫Υ蟮牟课唬瑯擞浵聛?，在真人相應(yīng)部位做相應(yīng)的保護，防止真人前傾滑倒時受傷害。
[0044]優(yōu)選的，所述仿人機器人能模擬人被姅?shù)购鬆顟B(tài)，姅?shù)箷r與地面接觸的位置設(shè)有壓力傳感器。可以在壓力大的部位，標記下來，在真人相應(yīng)部位做相應(yīng)的保護，防止真人被姅?shù)箷r受傷害。
[0045]優(yōu)選的，所述仿人機器人的所述控制系統(tǒng)里存儲人類移動相關(guān)的步態(tài)、步幅、步速等，移動至滑倒的過程，模擬滑倒的多種形式，并能控制所述仿人機器人按所述存儲數(shù)據(jù)實行?？梢远喾N方式多次地實驗。
[0046]優(yōu)選的，所述仿人機器人能在平地、坡地、凹凸不平地面、樓梯等處實驗，在外力作用下具有模擬演示平衡和失衡功能，所述控制機構(gòu)將實驗數(shù)據(jù)存儲和分析。在不同條件下進行實驗。
[0047]所述感知系統(tǒng)還包括濕度傳感器，所述濕度傳感器用來感知摔滑倒時的空氣、地面和腳的濕度變化。這樣可以很好地實驗，測試濕度對人滑倒有什么影響。
[0048]整體系統(tǒng)結(jié)實耐用，能經(jīng)得起反復與地面碰撞的滑倒試驗，不易破碎;控制是對整體機器人的控制、存儲和計算等操作。
[0049]本實用新型尚有多種實施方式，凡采用等同變換或者等效變換而形成的所有技術(shù)方案，均落在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種被試仿人機器人，其特征在于:所述被試仿人機器人包括軀干、驅(qū)動系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)， 所述軀干包括骨骼、四肢、關(guān)節(jié)和適當?shù)纳眢w軟組織，所述骨骼和所述四肢組成架構(gòu)，所述關(guān)節(jié)是連接兩個以上不同構(gòu)件或部位，所述身體軟組織能起到構(gòu)件間的連接和緩沖作用； 所述驅(qū)動系統(tǒng)是提供機器人動作位移動力，依據(jù)人體的動作和組織分類，分成若干個子系統(tǒng)，用來驅(qū)動軀干各構(gòu)件運動； 所述感知系統(tǒng)包括壓力傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器，所述壓力傳感器安置在軀體的不同構(gòu)件和構(gòu)件之間，用來測定感知所述被試仿人機器人構(gòu)件間的接觸壓力變化，構(gòu)件與地面接觸而產(chǎn)生的壓力變化，實時感知動作變化，所述溫度傳感器用來測定感知溫度變化;所述濕度傳感器用來感知空氣、地面或構(gòu)件的濕度變化； 所述控制系統(tǒng)能對所述被試仿人機器人控制，并能對所述被試仿人機器人的各項數(shù)據(jù)進行云存儲、模擬、計算操作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被試仿人機器人，其特征在于:所述控制系統(tǒng)包括手動、自動、智能型控制。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被試仿人機器人，其特征在于:所述被試仿人機器人在光腳、穿鞋或踢拖鞋時通過腳或鞋與地面接觸產(chǎn)生摩擦力，能模擬人的傾滑倒狀態(tài)，傾滑倒時與地面接觸的位置設(shè)有壓力傳感器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被試仿人機器人，其特征在于:所述被試仿人機器人能模擬人前傾或后傾滑倒狀態(tài)，前傾或后傾滑倒時與地面接觸的位置設(shè)有壓力傳感器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被試仿人機器人，其特征在于:所述仿人機器人能模擬人被姅?shù)购鬆顟B(tài)，姅?shù)箷r與地面接觸的位置設(shè)有壓力傳感器。
【文檔編號】B25J11/00GK205521502SQ201620081085
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月28日
【發(fā)明人】余亮
【申請人】蘇州大學