人偶式机器人控制装置的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，具体是一种人偶式机器人控制装置。

背景技术：

一些种类的机器人具有与人类肢体关节类似的骨架结构，这类机器人往往具有多个运动关节，可以模拟人类关节的活动。例如腰部的摆动，手臂的弯折和转动等。由于这类机器人可以运动的关节较多，关节运动的方式也有不同，且各个关节处于不同的位置，如果采用目前的按键式或者摇杆式的机器人控制器来控制这类具有多运动关节的机器人，则控制操作动作与机器人关节运动的对应关系不强，使用户操作起来感觉极其复杂，操作技巧不易掌握，用户不能方便、准确、灵活、快速地控制机器人，从而导致用户使用体验较差。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种人偶式机器人控制装置，用以解决现有用以解决现有人偶式机器人控制装置操作复杂，用户不能方便、准确地控制机器人，造成用户使用体验较差的技术问题。

本实用新型提供一种人偶式机器人控制装置，包括：

多个可转动的运动关节；

与所述运动关节一一对应的关节运动检测装置，用于获取各个运动关节的运动参数；

控制电路，与所述关节运动检测装置电连接。

优选地，所述机器人控制器包括基座、腰部、胸部和两条上肢，所述腰部的一端和所述基座相连，相对的另一端与所述胸部相连，所述胸部的相对的两端分别与两条上肢相连。

优选地，每条所述上肢都包括第一运动关节，第二运动关节、第三运动关节和第四运动关节，所述第一运动关节，第二运动关节、第三运动关节和第四运动关节均为转动运动关节，所述第一运动关节转动的法向方向和第二运动关节转动的方向相互垂直，所述第三运动关节转动的法向方向和第四运动关节转动的方向相互垂直。

优选地，每条所述上肢包括肩部、手臂和手部，所述手臂包括第一手臂板和第二手臂板，所述肩部和胸部之间形成有第一运动关节，所述第一运动关节用于使肩部相对胸部绕肩部的第一方向转动，所述肩部与第一手臂板之间形成有第二运动关节，所述第二运动关节用于使第一手臂板相对肩部绕肩部的第二方向转动，所述第一手臂板和第二手臂板之间形成有第三运动关节，所述第三运动关节用于使第二手臂板相对第一手臂板绕第二手臂板的第一方向转动，所述第二手臂板和手部之间形成有第四运动关节，所述第四运动关节用于使手部相对第二手臂板绕第二手臂板的第二方向转动。

优选地，所述肩部设置有第一关节运动检测装置和第二关节运动检测装置，所述第一关节运动检测装置用于检测第一运动关节的转动角度，所述第二关节运动检测装置用于检测第二运动关节的转动角度，所述第一关节运动检测装置和第二关节运动检测装置的检测方向相互垂直，所述第二手臂板设置有第三关节运动检测装置和第四关节运动检测装置，所述第三关节运动检测装置用于检测第三运动关节的转动角度，所述第四关节运动检测装置用于检测第四运动关节的转动角度，所述第三关节运动检测装置和第四关节运动检测装置的检测方向相互垂直。

优选地，每条所述上肢还包括第一转轴和第二转轴，所述第一转轴一端与所述胸部固定连接，相对的另一端插入所述第一关节运动检测装置中，所述第一关节运动检测装置用于检测第一关节运动检测装置与第一转轴的相对转动角度，所述第二转轴一端插入所述第一关节运动检测装置中，相对的另一端与所述第一手臂板固定连接，所述第二关节运动检测装置用于检测第二关节运动检测装置相对第二转轴的转动角度。

优选地，每条所述上肢还包括第三转轴和第四转轴，所述第三转轴一端与所述第一手臂板固定连接，相对的另一端插入所述第三关节运动检测装置中，所述第三关节运动检测装置用于检测第三关节运动检测装置与第三转轴的相对转动角度，所述第四转轴一端插入所述第四关节运动检测装置中，相对的另一端与所述手部连接，所述第四关节运动检测装置用于检测第四关节运动检测装置相对第四转轴的转动角度。

优选地，所述腰部和胸部之间形成有第五运动关节和第五关节运动检测装置，所述第五运动关节用于使胸部相对腰部绕腰部的第一方向转动，所述第五关节运动检测装置用于检测第五运动关节的转动角度。

优选地，所述手部设置有按键，所述按键用于在受到按压时产生发送给控制器的电信号。

优选地，所述腰部和基座之间形成有第六运动关节，所述第六运动关节用于使腰部相对基座沿基座的第一方向和/或基座的第二方向转动，所述基座的第一方向与基座的第二方向相互垂直。

有益效果：本实用新型的人偶式机器人控制装置设置了多个运动关节，并设置了与所述运动关节一一对应的关节运动检测装置来检测各个运动关节的运动参数，然后利用控制器根据运动参数来控制机器人相应的关节运动。本实用新型的人偶式机器人控制装置可以通过操作控制装置的运动关节转动的方式来控制相应的机器人关节转动，这样控制器各个关节的转动方向以及转动的角度就代表了机器人相应关节的转动方向和转动角度。这种方式让控制器的控制方式和机器人的运动方式形象直观的对应起来，使控制操作直观，简单，用户在不需要掌握复杂操控技巧的情况下就可以快速、灵活、准确的控制机器人。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，这些均在本实用新型的保护范围内。

图1为本实用新型的人偶式机器人控制装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型的人偶式机器人控制装置的各个运动关节的位置布置图；

图3为本实用新型的人偶式机器人控制装置的一条上肢的结构示意图；

图4为本实用新型的人偶式机器人控制装置的一条上肢的关节运动检测装置的位置布置图；

图5为本实用新型的人偶式机器人控制装置的腰部的关节运动检测装置的位置布置图；

图6为本实用新型的人偶式机器人控制装置的一条上肢的各个运动关节的结构示意图；

图7为本实用新型的人偶式机器人控制装置的腰部的运动关节的结构示意图；

图8为本实用新型的人偶式机器人控制装置的一条上肢的电路板的位置布置图；

图9为本实用新型的人偶式机器人控制装置的腰部的电路板的位置布置图；

图10为本实用新型的人偶式机器人控制装置的腰部的电路板的位置布置图fpc排线的布置图；

图11为本实用新型的人偶式机器人控制装置的第一运动关节转动的示意图；

图12为本实用新型的人偶式机器人控制装置的第二运动关节转动的结构示意图；

图13为本实用新型的人偶式机器人控制装置的第三运动关节转动的结构示意图；

图14为本实用新型的人偶式机器人控制装置的第四运动关节转动的结构示意图；

图15为本实用新型的人偶式机器人控制装置的第五运动关节转动的结构示意图；

图16为本实用新型的人偶式机器人控制装置的第六运动关节绕腰部的第一方向转动的结构示意图；

图17为本实用新型的人偶式机器人控制装置的第六运动关节绕腰部的第二方向转动的结构示意图。

图中零件部件及编号：基座100、腰部200、胸部300、上肢400、第一运动关节410，第二运动关节420、第三运动关节430、第四运动关节440、第五运动关节450、第六运动关节460、肩部470、手臂480、第一手臂板481、第二手臂板482、手部490、按键491、第一关节运动检测装置510、第二关节运动检测装置520、第三关节运动检测装置530、第四关节运动检测装置540、第五关节运动检测装置550、第一转轴610、第二转轴620、第三转轴630、第四转轴640、第五转轴650、控制电路700、第一电路板710、第二电路板720、第三电路板730、第四电路板740、第一分段810、第二分段820、第三分段830、第四分段840。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。如果不冲突，本实用新型施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本实用新型的保护范围之内。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供一种人偶式机器人控制装置，包括多个可转动的运动关节，与所述运动关节一一对应的关节运动检测装置和控制电路700。所述关节运动检测装置用于获取各个运动关节的运动参数；所述控制电路700用于接收关节运动检测装置检测到的各个运动关节的运动参数，并根据各个运动关节的运动参数向机器人发送控制信号。

前述可转动的运动关节的数量可以根据所控制的机器人的运动关节的数量来确定，可使本实施例的人偶式机器人控制装置运动关节数量与其所控制的机器人的运动关节的数量相同，这样控制装置的关节可以和其所控制的机器人的运动关节一一对应。例如被控制的机器人具有一个可使腰部200摆动的关节，则相应的在控制装置上也设置一个可使腰部200摆动的关节。此外，本实施例为每个控制装置的运动关节都设置了一个对应的关节运动检测装置，用关节运动检测装置来检测该关节的运动情况，得到运动参数，其中运动参数包括但不限于关节转动的角度，角速度，角加速度，关节移动的位置，速度，加速度等。关节运动检测装置将其获取的各个关节的运动参数发送给控制器，控制器对这些运动参数进行处理后产生相应的控制信号，并将这些控制信号发送给机器人。机器人根据接收到的控制信号来使相关的关节执行关节运动。例如使用者操作控制装置的腰部200关节相对水平方向摆动了30度，与腰部200关节相对应的关节运动检测装置检测出腰部200关节相对水平方向摆动了30度，并将该检测数据发送给控制器，控制器通过对该检测数据分析处理后产生控制机器人腰部200关节的控制器信号，机器人接收到控制信号后控制腰部200关节的舵机驱动腰部200关节转动30度。

如图1所示，为了使用户可以更加方便的控制机器人，本实施例的可以采用与被控制的机器人骨架相对应的人偶形式的结构，这种结构的机器人控制装置包括基座100、腰部200、胸部300和两条上肢400，所述腰部200的一端和所述基座100相连，相对的另一端与所述胸部300相连，所述胸部300的相对的两端分别与两条上肢400相连。其中两条上肢400分别对应机器人的左手和右手。前述结构对应被控制的机器人的上半身骨架，利用机器人控制装置的腰部200、胸部300和两条上肢400的运动来控制机器人上半身的肢体运动。

如图2所示，其中上肢400运动关节的设置为每条所述上肢400都包括第一运动关节410，第二运动关节420、第三运动关节430和第四运动关节440，所述第一运动关节410，第二运动关节420、第三运动关节430和第四运动关节440均为转动运动关节，所述第一运动关节410转动的法向方向和第二运动关节420转动的方向相互垂直，所述第三运动关节430转动的法向方向和第四运动关节440转动的方向相互垂直。其中运动关节转动的法向方向是指转动所在平面的法向方向。

其中腰部200和胸部300的运动关节设置方式为关节所述腰部200和胸部300之间形成有第五运动关节460。

前述关节布置方式中包括了腰部200的一个运动关节，左手的四个运动关节和右手的四个运动关节，一个九个运动关节。这九个运动关节与机器人的上半身的九运动关节一一对应，用户可以通过操作机器人控制装置的这九个运动关节的运动来控制机器人相应的关节运动。

为了进一步使机器人控制装置的运动关节与机器人的各个运动关节更加直观的对应，本实施例的机器人控制器的采用与机器人相仿的骨架结构的形式。

具体为：

如图2和图3所示，每条所述上肢400包括肩部470、手臂480和手部490，所述手臂480包括第一手臂板481和第二手臂板482。

如图11所示所述肩部470和胸部300之间形成有第一运动关节410，所述第一运动关节410用于使肩部470相对胸部300绕肩部470的第一方向(图11中箭头所表示的方向)转动。

如图12所示，所述肩部470与第一手臂板481之间形成有第二运动关节420，所述第二运动关节420用于使第一手臂板481相对肩部470绕肩部470的第二方向(图12中箭头所表示的方向)转动。

如图13所示，所述第一手臂板481和第二手臂板482之间形成有第三运动关节430，所述第三运动关节430用于使第二手臂板482相对第一手臂板481绕第二手臂板482的第一方向(图13中箭头所表示的方向)转动。

如图14所示，所述第二手臂板482和手部490之间形成有第四运动关节440，所述第四运动关节440用于使手部490相对第二手臂板482绕第二手臂板482的第二方向转动(图14中箭头所表示的方向)。

如图15所示，所述第五运动关节460用于使胸部300相对腰部200绕腰部200的第一方向转动。

如图4所示，与此相应的关节运动检测装置的布置方式为：所述肩部470设置有第一关节运动检测装置510和第二关节运动检测装置520，所述第一关节运动检测装置510用于检测第一运动关节410的转动角度，所述第二关节运动检测装置520用于检测第二运动关节420的转动角度，所述第一关节运动检测装置510和第二关节运动检测装置520的检测方向相互垂直，所述第二手臂板482设置有第三关节运动检测装置530和第四关节运动检测装置540，所述第三关节运动检测装置530用于检测第三运动关节430的转动角度，所述第四关节运动检测装置540用于检测第四运动关节440的转动角度，所述第三关节运动检测装置530和第四关节运动检测装置540的检测方向相互垂直。如图5所示，所述腰部200设置有第五关节运动检测装置550，所述第五关节运动检测装置550用于检测第五运动关节460的转动角度。其中各个关节运动检测装置的检测方向即为对应运动关节转动的方向。

如图6所示，实现前述关节运动的结构和相应的关节运动检测装置的设置方式为：每条所述上肢400还包括第一转轴610和第二转轴620，所述第一转轴610一端与所述胸部300固定连接，相对的另一端插入所述第一关节运动检测装置510中，所述第一关节运动检测装置510用于检测第一关节运动检测装置510与第一转轴610的相对转动角度，所述第二转轴620一端插入所述第一关节运动检测装置510中，相对的另一端与所述第一手臂板481固定连接，所述第二关节运动检测装置520用于检测第二关节运动检测装置520相对第二转轴620的转动角度。

每条所述上肢400还包括第三转轴630和第四转轴640，所述第三转轴630一端与所述第一手臂板481固定连接，相对的另一端插入所述第三关节运动检测装置530中，所述第三关节运动检测装置530用于检测第三关节运动检测装置530与第三转轴630的相对转动角度，所述第四转轴640一端插入所述第四关节运动检测装置540中，相对的另一端与所述手部490连接，所述第四关节运动检测装置540用于检测第四关节运动检测装置540相对第四转轴640的转动角度。

本实施例的关节运动检测装置可以采用电位器，在本实施例中一条上肢400的四个运动关节对应设置四个转轴，在运动关节转动时四个转轴相对电位器转动，在转动过程中可带动滑动片转动，从而测出运动关节的转动角度。其中第二转轴620的一端为梯形凸台的结构，相对的另一端为d型柱的结构。第二转轴620具有梯形凸台的一端固定在第一手臂板481中，而第二转轴620具有d型柱的一端插入到第二关节运动检测装置520与电位器的滑动片相连。同理第四转轴640的一端为梯形凸台的结构，相对的另一端为d型柱的结构。第四转轴640具有梯形凸台的一端固定在第手部490中，而第四转轴640具有d型柱的一端插入到第四关节运动检测装置540与电位器的滑动片相连。如图7所示，此外在第五关节处还设置有第五转轴650，第五转轴650一端与胸部300固定，相对的另一端插入到第五运动关节460检测装置中。

实施例2

如图3所示，在本实施例中，所述手部490设置有按键491，所述按键491用于在受到按压时产生发送给控制器的电信号。机器人除了需要控制各个关节的运动外还有一些非关节的运动控制器，例如机器人原地转动和武器的使用，对于这些控制光能，本实施例采用设置在手部490位置的按键491实现。控制器根据用户按压按键491产生的电信号来控制机器人原地转动和武器的使用。

如图2所示，在本实施例中，所述腰部200和基座100之间形成有第六关节所述第六关节用于使腰部200相对基座100沿基座100的第一方向(如图16所示)和/或基座100的第二方向(如图17所示)转动，所述基座100的第一方向与基座100的第二方向相互垂直。并设置第六关关节运动检测装置和第七关节运动检测装置来获取腰部200相对基座100沿基座100的第一方向转动的角度和腰部200相对基座100沿基座100的第二方向转动的角度。

其中第一方向可以是基座100的前后方向，第二方向可以是基座100的左右方向，当腰部200相对基座100向前转动时控制装置控制机器人向前移动，当腰部200相对基座100向后转动时控制装置控制机器人向后移动，当腰部200相对基座100向左转动时控制装置控制机器人向左移动，当腰部200相对基座100向右转动时控制装置控制机器人向右来移动。

本实施例中的控制电路700包括处理器和通信模块，所述处理器对各个运动关节的运动参数进行处理并产生控制信号后将控制信号发送给通信模块，然后由通信模块发送给所控制的机器人。其中通信模块优先采用无线通信模块，使机器人可以不受实体线路的影响，可以在控制装置的控制下快速准确地移动。在其它实施例中通信模块也可以采用有线通信模块。

如图10所示，各个关节运动检测装置分布在控制装置的不同位置，为了将各个关节运动检测装置的检测输出快速地传输给控制电路700，本实施还设置了fpc排线，用fpc排线于传输各个关节运动检测装置获取的各个运动关节的运动参数，所述fpc排线以分段串联的方式使多个关节运动检测装置之间形成电连接。

如图8所示，结合fpc排线，本实施例中各个关节运动检测装置的部分方式和连接方式为：所述肩部470设置有第一电路板710，所述第一关节运动检测装置510和第二关节运动检测装置520分别位于第一电路板710的沿肩部470长度方向的两端，并且与第一电路板710电连接，所述第二手臂板482设置有第二电路板720，所述第三关节运动检测装置530和第四关节运动检测装置540分别位于第二电路板720的沿第二手臂板482长度方向的两端，并与第二电路板720电连接。

如图8和图9所示，所述腰部200设置第三电路板730，所述第五关节运动检测装置550和第三电路板730电连接。手部490设置有按键491和第四电路板740，所述按键491与第四电路板740电连接。

如图10所示，所述fpc排线包括第一分段810、第二分段820、第三分段830和第四分段840，所述控制电路700通过第一分段810与所述第三电路板730串联，所述第三电路板730通过第二分段820与所述第一电路板710串联，所述第一电路板710通过第三分段830与所述第二电路板720串联，所述第二电路板720通过第四分段与所述第四电路板740串联。

由于本实施例的机器人控制器有两条上肢400，因此每条上肢400都具有第二分段820、第三分段830和第四分段840。

可以在第一电路板710上设置两个接口，其中一个接口连接第二分段820的一端，另一个接口连接第三分段830的一端；在第二电路板720上设置两个接口，其中一个接口连接第三分段830的一端，另一个连接第四分段840的一端。第四电路板740上设置一个接口，该接口连接第四分段840的一端。第三电路板730上可以设置两个接口，其中一个接口连接左上肢400的第二分段820的一端，另一个接口连接右上肢400的第二分段820的一端。

本实施例采用fpc排线分成四个分段，将分布在机器人控制器各个关节处的关节运动检测装置分段串联起来。各个分段可以随相应的关节根据灵活运动，而不会受到其它分段的影响。各个分段可以方便连接和组装，使组装过程更加简单。分段串联后电信号可以准确快速地传输到控制电路700，并且分段检查故障，有利用故障排查。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

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