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ES1311865U - Robot bipedo - Google Patents

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ES1311865U
ES1311865U ES202431521U ES202431521U ES1311865U ES 1311865 U ES1311865 U ES 1311865U ES 202431521 U ES202431521 U ES 202431521U ES 202431521 U ES202431521 U ES 202431521U ES 1311865 U ES1311865 U ES 1311865U
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ES
Spain
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control module
connection
bipedal robot
central body
robot according
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ES202431521U
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English (en)
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ES1311865Y (es
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Ilyin Mykhaylo Ilyin
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Abstract

Robot bípedo que se caracteriza por que comprende un cuerpo central que comprende una cabeza en su parte superior, y dos extremidades inferiores que parte de los costados del cuerpo central, donde: la cabeza comprende: un compartimento central que comprende que un módulo de control programable (1), que comprende un microcontrolador y un ordenador; dos servomotores (2) de accionamiento de unas pletinas articulables (3) en conexión con el módulo de control; y un módulo de alimentación eléctrica (4) en conexión con el módulo de control; y una cámara frontal (5) en conexión con el módulo de control; una tapa superior, que comprende un interruptor principal (10) de apagado o encendido del robot en conexión con el módulo de control y el módulo de alimentación eléctrica; y un compartimiento exterior (11) que sobresale por encima de la tapa, que comprende una pluralidad de sensores de distancia (12) en conexión con el módulo de control; y dos pletinas articulables (14) dispuestas en cada una las tapas laterales o costados del compartimento central; el cuerpo central comprende: unos servomotores (15) de accionamiento de las extremidades inferiores dispuestos a ambos costados del cuerpo central, donde estos servomotores están en conexión con el módulo de control; una unidad de medición inercial (16) en conexión con el módulo de control; y una cámara de navegación (17) en conexión con el módulo de control; y donde cada una de las dos extremidades inferiores (C) está constituida por una porción superior (E1) y una porción inferior (E2) articulables entre sí; donde la porción superior (E1) comprende: en su parte superior un actuador (18) del servomotor del cuerpo central y un servomecanismo (19) dispuesto en el punto de articulación entre porción superior e inferior en conexión con el módulo de control; la porción inferior (E2) comprende: un actuador (20) del servomecanismo en la zona del punto de articulación con la porción superior; un contacto de carga (21) en conexión con el módulo de control; una pletina de apoyo (22) en el suelo en la parte inferior de la porción inferior; y un sensor de fuerza (7) dispuesto en la base de la pletina de apoyo, en conexión con el módulo de control.

Description

DESCRIPCIÓN
Robot bípedo
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a una nueva tipología robot bípedo, que es una máquina autónoma que comprende un módulo de programación para que el robot pueda interaccionar con las personas y reaccionar a estímulos de su entorno tales como objetos, personas, expresiones faciales de las personas, gestos, sonido y otros animales domésticos, y que está pensado para imitar a un animal de compañía doméstico.
La invención se encuadra dentro del sector relacionado con la robótica, y más concretamente, con los robots y máquinas autónomas pensadas para uso doméstico.
Antecedentes de la invención
Es ampliamente sabido que existe una gran variedad de robots que están dotados de medios para interaccionar con el entorno en el que se mueven y desarrollan su actividad.
En este sentido, se sabe que existen robots capaces de detectar de numerosas formas las características y estímulos de su alrededor. La mayoría de estos robots aplican esas capacidades para garantizar una locomoción correcta por el terreno.
La presente invención se centra en el desarrollo de un robot donde la simulación de emociones simples y reacciones ante estímulos es de una forma lo más similar posible a la de un animal doméstico real. Dichas reacciones se centran principalmente en estímulos como la presencia y actitud de personas que se encuentren en el espacio próximo.
Teniendo en cuenta este aspecto, se conocen diferentes robots cuadrúpedos que mantienen un parecido con animales terrestres de cuatro patas. Sin embargo, la mayoría de estos robots son máquinas muy complejas, con un coste de desarrollo y fabricación muy elevado, y tienen principalmente como fin la investigación científica o la aplicación en escenarios industriales. Esa tipología de robots no está pensada para interactuar o ser usado por un ciudadano particular.
También son conocidos robots bípedos, algunos con forma humanoide que, o bien están pensados para ser utilizados como un juguete, o bien son complejas máquinas que, como en el caso anterior, tienen un coste de desarrollo y fabricación muy elevado, y están pensadas para fines científicos. Frente a los robots cuadrúpedos, los robots bípedos autónomos tienen, además, problemas derivados de la estabilidad a la hora de caminar, que es lo que hace principalmente que sean máquinas muy complejas y costosas, poco versátiles y, por tanto, no están pensadas para ser usadas por un ciudadano particular en el ámbito doméstico.
Frente a los robots conocidos, y teniendo en cuenta sus limitaciones y problemas, la presente invención ofrece costes considerablemente inferiores debido a que está constituido por una estructura diferenciada y simplificada respecto de cualquier otro robot bípedo autónomo conocido, lo que permite tener una solución versátil y comprende medios que le dotan de la capacidad de que su aplicación se centre en el espacio doméstico y esté dirigido al disfrute personal.
El solicitante no conoce ningún robot bípedo que sea ni similar ni tan ventajoso como el que a continuación se describe y reivindica.
Explicación de la invención
La invención es una nueva tipología de robot bípedo, que es autónomo, y que resuelve, en sus diferentes realizaciones, los problemas y limitaciones presentes en el estado de la técnica previamente planteados.
El robot objeto de la presente invención está constituido por un cuerpo central que comprende una cabeza en su parte superior, y del que parten dos extremidades inferiores o patas en su parte inferior. El robot puede funcionar de una manera autónoma sin la necesidad de intervención por parte de u n a persona.
Entrando en un mayor grado de detalle, la cabeza, que es la parte superior del robot y que consiste en una carcasa que comprende,
un compartimento central que comprende
un módulo de control programable, que es una unidad computacional, que comprende un microcontrolador se encuentra montado sobre una placa de circuito impreso, y un ordenador, y sobre esta placa se realizan las diferentes conexiones con todos los elementos del robot y, donde a través del mismo se distribuye toda la energía;
dos servomotores de accionamiento de unas pletinas articulables; donde los servomotores están conectados al módulo de control;
un módulo de alimentación eléctrica, que es preferentemente una batería, que puede ser recargable, donde el compartimiento puede comprender un puerto de conexión eléctrico para recargar el módulo de alimentación eléctrica; donde el módulo de alimentación eléctrica está conectada al módulo de control, y donde la conexión con el módulo de control es con un cable que se utiliza tanto para alimentar el robot durante el funcionamiento como para cargar la batería; una cámara frontal que está en conexión con el módulo de control;
puede comprender unas rendijas de ventilación;
y puede comprender un micrófono en conexión con el módulo de control;
una tapa superior, que comprende
un interruptor principal, que permite al usuario apagar o encender el robot, y que está en conexión con el módulo de control y el módulo de alimentación eléctrica; y
un compartimiento exterior, con forma de paralelepípedo, que sobresale por encima de la tapa, que comprende una pluralidad de sensores de distancia, habiendo al menos uno frontal, al menos uno trasero, al menos uno lateral en cada costado, y al menos uno superior; y que puede comprender al menos una cámara auxiliar, prevista preferentemente en la parte superior del compartimento; donde estos elementos están en conexión con el módulo de control;
puede comprender una pantalla, que en una posible realización de la invención es del tipo LCD, para mostrar información a un usuario del estado del robot, y que está en conexión con el módulo de control; y
unas pletinas articulables dispuestas en cada una las tapas laterales o costados, pletinas que hacen o simulan las orejas de la cabeza; pletinas que son accionadas por los previamente citados servomotores; y que permiten expresar emociones simples a través de las orejas situadas en a m b o s lados de la cabeza.
El robot también comprende un cuerpo central, que simula la cadera del robot, que comprende: unos servomotores de accionamiento de las extremidades inferiores dispuestos a ambos costa dos del cuerpo central; donde estos servomotores están en conexión con el módulo de control; una unidad de medición inercial, en conexión con el módulo de control, que dota al robot de la capacidad de obtener la posición, orientación y velocidad; y
una cámara de navegación, dispuesta preferentemente en la parte inferior del cuerpo central, y que está en conexión con el módulo de control.
Finalmente, el robot comprende dos extremidades inferiores, que parte de cada costado del cuerpo central, y que simulan las patas del robot, donde cada extremidad está constituida por dos porciones articulables entre sí en su zona de unión, una porción superior y una porción inferior; donde
la porción superior comprende
en su parte superior un actuador del servomotor del cuerpo central y
un servomecanismo dispuesto en el punto de articulación entre porción superior e inferior; la porción inferior comprende
un actuador del servomecanismo en la zona del punto de articulación con la porción superior; un contacto de carga, en conexión con el módulo de control, que permite maximizar energéticamente el tiempo operativo del robot;
una pletina de apoyo en la parte inferior de la porción inferior, que mejora el apoyo en el suelo de las extremidades del robot; pletina que puede comprender una pieza laminar antideslizante en la base de la pletina de apoyo, que puede ser de TPU y ranurada para mejorar la adherencia en la superficie; y
un sensor de fuerza dispuesto en la base de la pletina de apoyo, en conexión con el módulo de control, dispuesto en la base de la pletina de apoyo.
Como se ha comentado previamente, el robot bípedo objeto de la presente invención tiene como objeto principal el imitar a un animal de compañía doméstico, para lo cual está dotado de un módulo de control programable, que permite ser adaptado para gestionar actividades de inteligencia emocional, y que le dota de medios para reaccionar a estímulos de su entorno tales como objetos, personas, expresiones faciales de las personas, gestos, sonido y otros animales domésticos, y comprende una pluralidad de servomotores y actuadores que permiten la locomoción bípeda del robot a través del entorno. En este sentido, el módulo de control comprende un microcontrolador y un ordenador de 64 bits, que son dos placas de circuito impreso separadas, colocadas una sobre otra. La conexión entre ambas es a través de un puerto USB. Este mismo puerto USB se usa durante la fabricación del robot para programar el microcontrolador.
La invención está pensada para funcionar con energía eléctrica suministrada por una batería, preferentemente de iones de litio interno, recargable de forma automática por el propio robot a través de un puerto de carga conectada a una toma de corriente doméstica.
Otra particularidad de la invención es la pluralidad de sensores y medios de toma de datos e imágenes que la estructura del robot comprende. Como se ha indicado previamente, comprende una pluralidad de sensores de distancia, preferentemente sensores de laser infrarrojo, que le facilitan al robot la traslación por el espacio; comprende también una pluralidad de cámaras para toma de imágenes, donde dichas imágenes se analizan en el módulo de control para detectar estímulos del entorno al igual que facilitan la traslación por el espacio; puede comprender un micrófono para detectar estímulos sonoros; comprende unos sensores de fuerza situados en los extremos de cada una de las patas que facilitan la locomoción; y comprende una unidad de medición inercial que mide las aceleraciones lineales y angulares que actúan sobre el robot, al igual que su orientación global en el entorno.
Teniendo en cuenta estos aspectos, el robot bípedo objeto de la presente invención tiene la ventaja de estar dotado de medios que le observar y detectar diferentes estímulos visuales y sonoros, y reaccionar ante ellos de una forma aparentemente natural, simulando las reacciones que tendría un animal doméstico terrestre; le permiten simular interés o curiosidad frente a ciertos estímulos; y le permiten moverse por el espacio mediante la locomoción bípeda. Como se adelantó previamente, el solicitante no conoce ningún robot bípedo autónomo que tenga una estructura y configuración tan optimizada y simplificada, y que s e a para uso doméstico como animal de compañía para el disfrute personal.
Adicionalmente, la estructura de la presente invención permite tener la ventaja en cuanto de reducción de costes para el usuario final, que son inferiores a los de los robots conocidos. La utilización de una cantidad mínima de componentes móviles, minimizando los fallos posibles debido al desgaste y reduciendo el ruido que emite el aparato. Los robots conocidos en el estado de la técnica cuenta con sensores giratorios para tomar mediciones exactas del perímetro inmediato, lo cual emite un ruido constante; mientras que el robot objeto de la presente invención limita la emisión de ruidos, y estos son únicamente en el momento de la locomoción.
Se ha de tener en cuenta que, a lo largo de la descripción y las reivindicaciones, el término comprende y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas o elementos adicionales.
Breve descripción de los dibujos
Con el objeto de completar la descripción y de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se presenta un juego de figuras y dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo se representa lo siguiente:
Figura 1: Muestra una vista en perspectiva libre del robot bípedo objeto de la presente invención.
Figura 2: Muestra un alzado lateral del robot.
Figura 3: Muestra una vista frontal del robot.
Figura 4: Muestra una vista inferior del robot.
Figura 5: Muestra una vista en perspectiva de la cabeza del robot.
Figura 6: Muestra una vista en perspectiva de la parte interna del robot.
Figura 7: Muestra una vista de la parte interna del cuerpo central del robot.
Figura 8: Muestra una sección interna de una extremidad inferior del robot.
Figura 9: Muestra una vista de detalle de la zona de apoyo en el suelo de una extremidad inferior del robot.
Explicación detallada de un modo de realización de la invención
Tal y como se puede observar en el juego de figuras anterior, la invención consiste en un el robot bípedo, que es autónomo, y que en un modo de realización comprende:
una cabeza es la parte superior del robot y consiste en una carcasa que comprende:
un compartimento central que comprende
un módulo de control programable (1), que es una unidad computacional,
que comprende un microcontrolador se encuentra montado sobre una placa de circuito impreso, y un ordenador, y sobre esta placa se realizan las diferentes conexiones con todos los elementos del robot y, donde a través del mismo se distribuye toda la energía; dos servomotores (2) de accionamiento de unas pletinas articulables (3);
donde los servomotores están conectados al módulo de control;
un módulo de alimentación eléctrica (4), que es una batería recargable;
que está conectada al módulo de control;
una cámara frontal (5) que está en conexión con el módulo de control programable (1); puede comprender unas rendijas de ventilación (6);
y puede comprender un micrófono (8) en conexión con el módulo de control;
una tapa superior, que comprende
una pantalla (9), que en una posible realización de la invención es del tipo LCD, para mostrar información a un usuario del estado del robot, y que está en conexión con el módulo de control;
un interruptor principal (10), que permite al usuario apagar o encender el robot, y que está en conexión con el módulo de control y el módulo de alimentación eléctrica; y
un compartimiento exterior (11), con forma de paralelepípedo, que sobresale por encima de la tapa, que comprende una pluralidad de sensores de distancia (12), habiendo al menos un sensor de distancia frontal, al menos uno trasero, al menos uno lateral en cada costado, y al m e n o s uno superior; y que puede comprender al menos una cámara auxiliar (13), prevista preferentemente en la parte superior del compartimento; donde estos elementos están en conexión con el módulo de control;
unas pletinas articulables (14) dispuestas en cada una las tapas laterales o costados, pletinas que hacen o simulan las orejas de la cabeza; y que permiten expresar emociones simples a través de las orejas situadas en ambos lados de la cabeza.
un cuerpo central, que simula la cadera del robot, que comprende
unos servomotores (15) de accionamiento de las extremidades inferiores dispuestos a ambos costados del cuerpo central; donde estos servomotores están en conexión con el módulo de control;
una unidad de medición inercial (16), en conexión con el módulo de control, que dota al robot de la capacidad de obtener la posición, orientación y velocidad; y
una cámara de navegación (17), dispuesta preferentemente en la parte inferior del cuerpo central, y que está en conexión con el módulo de control;
y dos extremidades inferiores, que parte de cada costado del cuerpo central, y que simulan las patas del robot, donde cada extremidad está constituida por dos porciones articulables entre sí en su zona de unión, una porción superior y una porción inferior;
donde,
la porción superior (E1) comprende en su parte superior un actuador (18) del servomotor del cuerpo central y un servomecanismo (19) dispuesto en el punto de articulación entre porción superior e inferior;
la porción inferior (E2) comprende
un actuador (20) del servomecanismo en la zona del punto de articulación con la porción superior; un contacto de carga (21), en conexión con el módulo de control, que permite maximizar energéticamente el tiempo operativo del robot;
una pletina de apoyo (22) en la parte inferior de la porción inferior, que mejora el apoyo en el suelo de las extremidades del robot; pletina que puede comprender una pieza laminar antideslizante (23) en la base de la pletina de apoyo, que puede ser de TPU y ranurada para mejorar la adherencia en la superficie;
un sensor de fuerza (7) dispuesto en la base de la pletina de apoyo, en conexión con el módulo de control, dispuesto en la base de la pletina de apoyo.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Robot bípedo que s e caracteriza por que comprende un cuerpo central que comprende una cabeza en su parte superior, y dos extremidades inferiores que parte de los costados del cuerpo central, donde:
la cabeza comprende:
un compartimento central que comprende que un módulo de control programable (1), que comprende un microcontrolador y un ordenador; dos servomotores (2) de accionamiento de unas pletinas articulables (3) en conexión con el módulo de control; y un módulo de alimentación eléctrica (4) en conexión con el módulo de control; y una cámara frontal (5) e n conexión con el módulo de control;
una tapa superior, que comprende un interruptor principal (10) de apago o encendido del robot en conexión con el módulo de control y el módulo de alimentación eléctrica; y un compartimiento exterior (11) que sobresale por encima de la tapa, que comprende una pluralidad de sensores de distancia (12) en conexión con el módulo de control; y
dos pletinas articulables (14) dispuestas en cada una las tapas laterales o costados del compartimento central;
el cuerpo central comprende:
unos servomotores (15) de accionamiento de las extremidades inferiores dispuestos a ambos costados del cuerpo central, donde estos servomotores están en conexión con el módulo de control; una unidad de medición inercial (16) en conexión con el módulo de control; y una cámara de navegación (17) en conexión con el módulo de control; y
donde cada una de las dos extremidades inferiores (C) está constituida por una porción superior (E1) y una porción inferior (E2) articulables entre sí; donde la porción superior (E1) comprende: en su parte superior un actuador (18) del servomotor del cuerpo central y un servomecanismo (19) dispuesto en el punto de articulación entre porción superior e inferior en conexión con el módulo de control;
la porción inferior (E2) comprende: un actuador (20) del servomecanismo en la zona del punto de articulación con la porción superior; un contacto de carga (21) en conexión con el módulo de control; una pletina de apoyo (22) en el suelo en la parte inferior de la porción inferior; y un sensor de fuerza (7) dispuesto en la base de la pletina de apoyo, en conexión con el módulo de control.
2. Robot bípedo, según la reivindicación 1, donde la batería el módulo de alimentación eléctrica (4) es una batería recargable.
3. Robot bípedo, según la reivindicación 1, donde el compartimiento de la cabeza comprende unas rendijas de ventilaci6n (6).
4. Robot bípedo, según la reivindicación 1, donde el compartimiento de la cabeza comprende un micrófono (8) en conexión con el módulo de control.
5. Robot bípedo, según la reivindicación 1, donde la tapa superior de la cabeza comprende una pantalla (9).
6. Robot bípedo, según la reivindicación 5, donde la pantalla es del tipo LCD.
7. Robot bípedo, según la reivindicación 1, donde los sensores de distancia (12) son sensores de láser infrarrojo.
8. Robot bípedo, según la reivindicación 1, donde los sensores de distancia (12) dispuestos en el compartimiento exterior (11) son al menos uno trasero, al menos uno lateral en cada costado, uno frontal, y al menos uno superior.
9. Robot bípedo, según la reivindicación 1, donde el compartimento exterior (11) comprende al menos una cámara auxiliar (13) en conexión con el módulo de control.
10. Robot bípedo, según la reivindicación 9, donde la cámara auxiliar (13) se dispone en la parte superior del compartimento exterior (11).
11. Robot bípedo, según la reivindicación 1, donde la pletina de apoyo (22) de la porción inferior (E2) comprender una pieza laminar antideslizante (23) en su base.
12. Robot bípedo, según la reivindicación 11, donde la pieza laminar antideslizante (23) es de TPU y está ranurada.
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