人形表演机器人结构设计

人形机器人结构组成
人形机器人的结构由以下几个主要组成部分组成：
1. 机器人身体：机器人身体是机器人的主要结构框架，通常由金属或者合金材料制成，具有足够的强度和稳定性保证机器人的稳定运动以及承受外部负载。

身体也通常包括机器人的关节，使机器人能够进行各种运动和姿势。

2. 机器人头部：机器人头部通常包括人偶化的外观，用于模拟人的面部表情和头部动作。

头部通常包括人工智能控制系统，能够识别音频和视觉输入，以及生成适当的响应。

3. 传感器：机器人通常配备多种传感器，例如摄像头、微型麦克风、录音仪等，用于感知周围环境和人与物体的交互。

这些传感器使机器人能够感知和理解外部世界，并根据不同的输入做出适当的反应。

4. 电动驱动器：电动驱动器提供了机器人进行各种运动的动力和力量。

这些驱动器通常包括电机、线性执行器或气压作用单元，用于控制机器人的运动。

5. 控制系统：控制系统是机器人的大脑，通常由微型计算机和各种传感器和执行器组成。

控制系统负责接收和处理感知输入，决定机器人的运动和行为，并生成适当的响应。

6. 电源：机器人通常需要电源来供给电动驱动器和控制系统。

电源可以是电池、电缆或连接到外部电源的插头。

总而言之，人形机器人的结构是一个复杂的系统，涉及到机械设计、电子控制和软件编程等多个领域。

这些组成部分共同协作，使机器人能够模拟人的外观和动作，并具有感知、理解和交互的能力。

人形舞蹈机器人的结构设计及实现作者：来盼盼来源：《数码设计》2020年第06期摘要：现阶段，机器人的应用领域不断拓宽，研究具有人类智能、灵活性，并能够与人交流，不断适应周围环境的机器人一直是人类的梦想之一。

人形舞蹈机器人作为人形机器人的一种，能够随着音乐和舞蹈翩翩起舞，所展现的观赏性和科学性将给人们带来极大的视觉冲击和科技享受，在教育娱乐服务等方面前景光明。

本文从舞蹈机器人的概述展开，重点讨论了其机械结构设计和舞蹈动作的调试。

关键词：人形机器人;结构设计;舵机选型;舞蹈动作中图分类号：TP242文献标识码：A文章编号：1672-9129（2020）06-0075-02Abstract：Atthepresentstage，theapplicationoftherobothasbeenexpanding，researchwithhumanintelligence，flexibility，andcancommunicatewithpeople，constantlyadapttotheenvironmentoftherobothasbeenoneofthedreamsofhumanbeings.Asakindofhumano idrobot，humanoiddancerobotcandancealongwithmusicanddance.Itsornamentalandscientificfeatureswillbringgr eatvisualimpactandtechnologicalenjoymenttopeople，andithasabrightfutureineducationandentertainmentservices.Inthispaper，thedesignofthemechanicalstructureandthedebuggingofthedancemovementofthedancerobotarediscussed.Keywords：humanoidrobot;Structuraldesign;Steeringgearselection;Dancemoves1引言近年来，仿生科技发展迅猛，仿生科技在机器人技术发展领域的表现格外引人注目，其中人形机器人的研究和发展尤其受到各国研究人员青睐，成为智能机器人领域中最活跃的研究热点之一。

人形智能机器人的设计
一、简介
人形智能机器人是一种具有智能感知、语音识别、对话交互等功能的
可编程机器人，可为用户提供服务和信息。

它通过感知传感器，模拟人的
视觉、听觉和触觉感知。

它可以实现人机交互、自动操作和实时语音识别。

智能机器人具有可视性和轻量化的设计，它具有较好的动态特性，可以实
现人脸识别、情绪识别、语音识别和自由对话等功能。

二、硬件结构
控制系统包括处理器、存储器、时钟控制和通信接口。

处理器用于执
行控制程序，控制机器人的运动和传感器的数据采集；存储器是用来存储
控制程序和数据的；时钟控制是控制机器人的运动和传感器的数据采集；
通信接口是用来接收外部信号，如摄像机、红外传感器等。

传感器系统主要是摄像机、红外传感器、加速度计、陀螺仪、激光扫
描仪等，它们可以感知机器人周围的环境，获取信息，指导机器人的行动。

输入输出系统主要由显示屏、LED灯、触摸屏等组成，可以用于显示
机器人运动状态，调整系统参数等。

人形机器人的设计与运动控制研究随着科技的不断发展，人形机器人已经逐渐成为现实，而不再仅是科幻电影中的想象。

人形机器人一方面可以作为辅助性工具，协助人类完成一些重复性、危险性高或繁琐的工作；另一方面，也可以作为一种新型的娱乐、教育等形式出现。

本文将结合近年来的研究成果，探讨人形机器人的设计与运动控制方面的问题。

一、人形机器人的结构设计人形机器人的结构设计关系到其能否有效地模拟人类的身体运动能力。

目前，人形机器人的结构多数采用仿人设计，即拥有两只腿和一只或两只手臂。

在这种结构下，人形机器人可以高效地模拟人类的步态和姿态，并且在一些狭窄、复杂场景中可以更加灵活地运动和操作。

但是，人形机器人的仿人设计也带来了一些问题，例如平衡控制、电源供应等。

由于人形机器人的结构与人体基本相同，因此其身体结构相对较大，摆动面积也较广，导致机器人的平衡控制难度较大，需要高精度的传感器和控制算法才能保证其稳定性。

此外，人形机器人的电源供应也是一个问题，由于其硬件复杂，需要耗费大量电能，在没有足够强大的电源时很容易出现运动失灵等问题。

为了解决以上问题，研究人员目前正在探索更加符合机器人自身特点的设计方案。

例如，设计更加紧凑的机身结构，减少机器人本身的重量和空间占用，降低平衡控制和电源供应的压力。

此外，也可以考虑加入更多的传感器和控制器，使得机器人能够更加智能地感知和响应周围环境和任务需求。

这些方案都有望为人形机器人的应用范围和性能提升打下坚实的基础。

二、人形机器人的运动控制除了结构设计，人形机器人的运动控制也是其性能和应用范围的关键之一。

典型的人形机器人运动控制方法包括关节控制和整体运动控制。

关节控制主要是通过控制每个关节的位置、速度或扭矩来实现身体的运动，而整体运动控制则着重于协调不同关节的运动，使得人形机器人的运动更加自然、流畅。

然而，人形机器人的运动控制依然存在着挑战。

由于机器人的结构与人体相似，其自由度也较高，这就要求严格的高精度控制器和运动规划算法。

人形机器人的机械结构和控制系统近年来，随着科技的不断发展，人形机器人逐渐进入人们的视野，成为了一个备受关注的领域。

作为一种具有高度仿真的人工智能系统，人形机器人不仅可以模拟人类的各种动作，还可以实现一定程度的智能交互。

其中，机械结构和控制系统两大核心技术是其实现的关键。

一、机械结构机械结构是人形机器人的基础，决定了其外形和动作能力。

目前，人形机器人主要采用的是仿生学的设计理念，即将人类的肢体结构和生理特征与机器相结合，以实现高度的仿真效果。

首先，人形机器人的关节结构是其构造上的核心。

一般来说，关节采用的是类似于人类关节的球形结构，以使机器人能够实现多向运动和转动。

在模拟人类进食动作的时候，机器人需要具备人类手臂的柔软性和灵活性，因此，在关节上通常使用类似于人类骨骼的可伸缩结构，同时结合弹性元件，以实现更加逼真的动作。

其次，人形机器人的动作控制也是机械结构的重要组成部分。

机器人通常采用电机或者液压系统，通过闭环控制的方式来实现动作。

闭环控制是指通过传感器实时反馈机器人实际状态，再根据预设动作控制模型进行调整，以达到精准的动作控制效果。

基于闭环控制的动作控制系统，可以使机器人具备高精度、高稳定性的动作控制，也可以在不同情境下实现不同的交互方式。

最后，人形机器人的外部表面和外形设计也是其机械结构中的重要部分。

机器人的外形和材料应尽可能保持与人类肌肉组织、皮肤结构的相似性，以增强其仿真效果。

在表面材料的选择上，通常采用弹性材料，以增强机体柔韧性和吸收外界冲击的能力。

二、控制系统控制系统是人形机器人整体的大脑和中枢，主要负责机器人的决策、运动控制和交互反馈。

人形机器人的控制系统通常可以分为三个层次：低层次的运动控制、中层次的决策控制和高层次的认知控制。

首先，低层次的运动控制主要负责机器人的肌肉控制和运动反馈。

常见的低层次运动控制包括PID控制、动态系统模型控制等，这些方法在动作控制的实现上具有较高的精度和稳定性。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202020283547.8(22)申请日 2020.03.09(73)专利权人 成都市六一创新科技有限公司地址 610000 四川省成都市成都高新区尚雅路9号1栋1单元6-616号(72)发明人 何瑜　刘克克　(74)专利代理机构 成都正华专利代理事务所(普通合伙) 51229代理人 李蕊(51)Int.Cl.B25J 11/00(2006.01)(54)实用新型名称人形机器人框架结构及包含其的人形机器人(57)摘要本实用新型公开了一种人形机器人框架结构及包含其的人形机器人，属于机器人领域。

该人形机器人框架结构包括躯干部和分别与躯干部连接的头部和两个手臂部，其特征在于，躯干部内安装有两个第一舵机，躯干部上铰接有分别与第一舵机的输出端连接的两个第一连接件，第一连接件的另一端与第二连接件铰接，第二连接件内安装有其输出端与第一连接件连接的第二舵机；第二连接件的另一端与第三连接件铰接，第三连接件的另一端与第四连接件铰接，第四连接件内安装有第三舵机，第四连接件的另一端铰接有与第三舵机的输出端连接的第五连接件，第五连接件的另一端与脚部连接，脚部内安装有其输出端与第五连接件连接的第四舵机。

权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 211940957 U 2020.11.17C N 211940957U1.人形机器人框架结构，包括躯干部和分别与躯干部连接的头部(1)和两个手臂部，其特征在于，所述躯干部内安装有两个第一舵机，所述躯干部上铰接有分别与第一舵机的输出端连接的两个第一连接件(10)，所述第一连接件(10)的另一端与第二连接件(9)铰接，所述第二连接件(9)内安装有其输出端与第一连接件(10)连接的第二舵机(11)；所述第二连接件(9)的另一端与第三连接件(8)铰接，所述第三连接件(8)的另一端与第四连接件(7)铰接，所述第四连接件(7)内安装有第三舵机(12)，所述第四连接件(7)的另一端铰接有与第三舵机(12)的输出端连接的第五连接件(6)，所述第五连接件(6)的另一端与脚部(5)连接，所述脚部(5)内安装有其输出端与第五连接件(6)连接的第四舵机(13)。

双足人形机器人零部件设计
双足人形机器人是一种底部为两只脚的机器人，它的制造需要一些关键的零部件设计，下面是一些可能需要的零部件：
1. 电机和减速器：用于驱动机器人的双脚走路，保证稳定性和平衡。

2. 转向电机：用于控制机器人转向，左右脚运动的协调。

3. 机器人关节：用于连接机器人的各个部分，实现它的自由运动。

4. 陀螺仪和加速度计：用于感知机器人的倾斜和其他动作，以便进行平衡控制。

5. 传感器：用于感知机器人的环境，比如距离、光线、声音等，以便进行反应和行动。

6. 控制器：用于控制机器人运动和行为，保证安全性和正确性。

以上是设计双足人形机器人的一些可能需要的零部件，其它还有很多部件需要进一步设计和完善。

人形机器人实践课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解人形机器人的基本结构和功能，掌握其运作原理；2. 学生能了解人形机器人编程的基本知识，包括指令、循环和条件语句；3. 学生能掌握人形机器人传感器的工作原理及其在实践中的应用。

技能目标：1. 学生能运用所学知识，独立完成人形机器人的组装和编程；2. 学生能通过团队协作，解决人形机器人在实际应用中遇到的问题；3. 学生能运用人形机器人进行简单的表演和任务执行。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对人工智能和人形机器人的兴趣，激发其探索精神；2. 培养学生团队协作意识，提高沟通与表达能力；3. 培养学生关注科技发展，树立正确的科技价值观。

课程性质：本课程为实践性课程，注重理论与实践相结合，以学生动手操作为主，培养学生的实际操作能力和创新能力。

学生特点：本课程针对的学生群体为初中生，具有一定的信息技术基础，好奇心强，喜欢动手实践，团队协作能力较强。

教学要求：教师需充分准备实践课程所需材料，注重引导学生主动探究，关注学生个体差异，鼓励学生发挥创意，提高人形机器人实践操作能力。

在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行教学设计和评估。

1. 人形机器人基础知识：- 结构与功能：机器人身体结构、关节类型、传感器种类及其作用；- 工作原理：电机驱动、传感器反馈、编程控制。

2. 编程知识：- 编程语言：介绍人形机器人编程所需的基础语言，如Scratch或Python；- 编程指令：移动、转向、停止、传感器读取等基本指令；- 控制结构：循环、条件判断、函数定义。

3. 实践操作：- 组装指导：按照说明书进行机器人组装，了解各部件功能；- 编程实践：编写程序，实现机器人基本动作和简单任务；- 项目挑战：设计挑战性任务，培养学生解决问题和团队协作能力。

4. 教学安排与进度：- 基础知识学习：1课时；- 编程知识学习：2课时；- 实践操作：3课时，其中包括组装1课时，编程实践1课时，项目挑战1课时。

人形机器人舞台剧展演一、竞赛目标通过人形机器人模拟舞台剧表演的形式，考核参赛选手对操控智能机器人相关知识的综合运用能力，提高学生的动手能力和艺术修养。

二、参赛范围（一）参赛组别：小学组、初中组、高中组（含中职）。

（二）参赛人数：1～2人/队伍。

（三）指导教师：限1人（可空缺）。

三、竞赛环境（一）编程系统：Love-Creative Easy Action Builder 2.0。

（二）编程电脑：组委会统一提供，每支参赛队伍1台。

（三）禁带设备：手机、U盘、平板电脑。

（四）舞台说明1．自定剧情舞台：（1）参赛选手自行设计、制作舞台并携至比赛现场，以材质轻便、拼装简捷为宜。

（2）舞台尺寸限100cm（长）×100cm（宽）×120cm（高）范围内，护栏高度自定，以不影响表演效果为宜。

（3）参赛选手可携带备用舞台（限1个）。

2．规定剧情舞台：组委会统一提供（2个），以现场公布为准。

四、竞赛环节（一）自定剧情舞台剧展演：1．抽签确定参赛队伍展演顺序。

2．舞台搭建。

（如场地允许，可统一或分批搭建）3．剧情简介与机器人表演。

（现场需向裁判提交1页A4纸剧情简介打印稿）4．舞台回收。

（二）规定剧情舞台剧展演：1．抽签确定参赛队伍展演顺序。

2．现场公布规定剧情内容。

（体现组别差异）3．现场编程与测试。

（每支队伍2次测试机会）4．机器人表演。

（限1台机器人）注：剧情相关基础语音素材统一提供，耳麦自备。

五、竞赛规则（一）人形机器人：具有仿人的结构，包括头部、躯干、双手和双脚。

可以双脚行走、转动头部、闪动眼睛、活动嘴巴；可以模拟人类说话的声音并有一定的感知功能；可以随身播放音乐；可以导入并自主运行编写好的程序。

（二）机器人尺寸：身高34cm～38cm；前胸到后背12cm～14cm；臂展45cm～50cm。

（三）机器人数量：每支队伍机器人数量大于等于参赛队员数量。

（四）舞台剧：1．分类：喜剧、悲剧和正剧。

特斯拉人形机器人整体架构
近几年来，人工智能助力机器人发展已经成为一个全球热点，其中特
斯拉人形机器人也是不可忽视的，它遵照特斯拉公司的创新理念，以融合
现代计算机技术、机器视觉和运动控制技术为主，基于深度学习开发出一
种完全自主操纵的人形机器人，可以自主判断自己的动作，从而实现环境
感知、行为控制和思想判断等功能，从而实现自动化处理和服务。

（1）外观结构。

特斯拉人形机器人整体外形设计规整、大方，采用
先进的机械结构设计，可以满足机器人独立行走，并且拥有多种肢体活动
动作，如上下肢的翻转，头部的转动等。

（2）电子控制系统。

电子控制系统包括机械传动系统、电动控制系
统和机器视觉系统，其中机械传动系统是由控制器、驱动器、舵机等组成，负责机器人关节的运动控制，电动控制系统可以控制机器人的关节，并对
机器人进行实时控制，并根据传感器输入和环境变化进行操作;而机器视
觉系统包括照相机、相机模组、视频处理器等，能够实时辨认人形机器人
的外形和环境，从而实现人机交互功能。

机械毕业设计1107人形机器人结构设计
项目背景
本毕业设计旨在设计一台类似于人形的机器人，可以进行基本的移动、抓取、放置、举起物品等动作。

为了保证机器人具有良好的机动性和可控性，本设计的重点是人形机器人的结构设计。

设计目标
机器人应具有如下功能：
- 可以进行各种方向的移动，如前后、左右、转圈等
- 具有自动抓取和放置物品的能力
- 具有举起物品的能力
- 可远程控制，如通过蓝牙或无线网络进行操作
- 结构简单，易于制作和维护
结构设计
人形机器人的结构设计应包括以下部分：
- 机器人的外壳设计：应该具有人形外观，并且足够坚固，能够保护其中的电子元件。

- 机器人的运动系统设计：应该包括电动机、驱动轮、转向器
等部分，以实现机器人的各种移动动作。

- 机器人的抓取系统设计：应该包括机械臂、夹子等部分，以
实现自动抓取和放置物品的功能。

- 机器人的举升系统设计：应该包括电动机、链条等部分，以
实现举起物品的功能。

结论
本毕业设计的目标是设计一台能够进行基本移动、抓取、放置、举起物品等动作的人形机器人。

通过对机器人的外壳、运动系统、
抓取系统和举升系统的设计，可以实现这一目标，并为机器人的后
续开发提供基础。