用于能够乘坐的游乐设施的大型双足步行机器人和利用此的游乐园系统 |
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| 申请号 | CN200980132828.X | 申请日 | 2009-08-24 | 公开(公告)号 | CN102131621B | 公开(公告)日 | 2013-12-25 |
| 申请人 | 金因相; | 发明人 | 金因相; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种人能够直接搭乘及乘坐，并作为用于游乐设施的游乐车(乘坐物)或 过山车 的大型双足步行 机器人 及应用此机器人的 游乐园 用游乐设施的应用方法。为此，本发明的制作成可以载人步行或直接操作的大型尺寸的能够搭乘及乘坐的双足步行机器人其特征在于包含：设计成能够连接于所述机器人的头或者身体的搭乘车辆；防止所述机器人摔倒的安全缆绳和安全轨道部；代替安全缆绳防止机器人摔倒，并且更加切实地帮助机器人的双足步行的安全车辆；能够将机器人和环形滑车道(过山车环形滑车道)进行连接的连接单元，用于带来机器人飞翔的效果；设置有反派机器人的隧道，用于提供机器人执行作战的体验。并且另一个特征是，环形滑车道和隧道等机器人移动的所有区间中设置或连接有安全轨道。因此，本发明的其特征在于人们安全地坐上超大型双足步行机器人，并进行操纵、体验趣味。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种能够乘坐的用于游乐设施的大型双足步行机器人，其特征在于包含： 内部收容有驱动控制单元、腿部构件(5)和臂部构件(3)的驱动源及能源的上身(4)； 安装于所述上身(4)的臂部构件(3)； |
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| 说明书全文 | 用于能够乘坐的游乐设施的大型双足步行机器人和利用此的游乐园系统 技术领域[0002] 随着计算机的迅速发展，人工智能技术和控制工程的发展促使机器人的自然、顺畅的双足步行及自然的活动变成可能。尤其，如日本本田的“阿西莫”(asimo)的仿人型机器人可以用双脚进行跳跃，并且韩国科学技术院(Kaist)的“HUBO”是可以自然地行走和活动身体的双足步行机器人。 [0003] 并且，随着机器人技术的普及，将双足步行机器人像“乐高”积木一样容易组装完成的机器人组件(robot kit)正向普通人及学生销售，而且作为双足步行机器人之间的格斗大赛的各种格斗机器人大赛正如火如荼地举行。 [0004] 但是，这样的双足步行机器人大部分被开发成屋内清洁或移送咖啡等日常生活助乐的角色，由此机器人的大小也如同机器人电动清洁器一样，身高在1m以下，并且如阿西莫或HUBO的仿人双足步行机器人的身高也在1.5m至2m以内，尺寸也较小。因此，该双足步行机器人具有下述问题：无法像汽车、卡车、挖掘机(Excavator)一样，人直接乘坐而进行操作或移动。 [0005] 另外，事实上，如“机器人跆拳V(Robot Taekwon V)”或“铁甲万能侠(Mazinger)”的科幻电影或漫画中出场的巨大的仿人型双足步行机器人的研究是几乎没有的。因为大型双足步行机器人相比四足步行机器人或如坦克似的带着轮子移动的大型机器人，在移动性和功率等多个方面实用性较差，因此对于大型双足步行机器人的实质的研究无法进行。 [0006] 而且，该巨大的四足步行机器人和用轮子移动的机器人与在电影中出现的仿人型机器人不同，具有跟人类不是很熟的缺点。 背景技术[0007] 本发明应用现有的人大小的仿人机器人的行走技术，但是因需要实现人直接搭乘，并且作为游乐园用游乐车(乘坐物)能够乘坐及运行，所以需要大型重装备技术，例如应用液压缸的驱动器(actuator)等的技术，与现有的研究领域不同，是崭新的世界最初尝试的技术。 发明内容[0008] 技术问题 [0009] 为了实现上述目的，本发明的主要目的在于构成一种人可以直接搭乘于双足步行机器人，并应用为游乐设施的能够乘坐的游乐设施用机器人，由此提供结合游乐车(乘坐物)或过山车与双足步行机器人的新的游乐文化，从而可以更加有趣地享受游乐设施，同时目的还在于提供一种实际体验对机器人的科学想象力的游乐设施。 [0010] 技术方案 [0011] 为了解决所述问题，本发明的能够乘坐的用于游乐设施的大型双足步行机器人，其特征在于包含：内部收容有驱动控制单元、腿部构件和臂部构件的驱动源及能源的上身；安装于所述上身的臂部构件；安装于所述上身的腿部构件；安装于所述上身的上部，且内部形成有搭乘空间，并具备安全缆绳连接部的头部。 [0012] 此时，所述头部形成有能够开闭的出入门，以使搭乘车辆进入并固定到所述头部的内部，并且头部内部形成有前方插入槽及后方插入槽。所述搭乘车辆的前方形成有插入固定于所述前方插入槽的前方插入凸起，并且搭乘车辆的后方形成有通过后方插入螺丝固定于后方前方插入槽的后方插入槽连接部。 [0013] 并且，所述头部形成有前灯及扬声器。 [0014] 并且，所述机器人连接于环形滑车道移动车辆，以使机器人的运行与过山车相同。 [0015] 并且，所述机器人的头部形成有头部连接部，以用于与环形滑车道连接固定。而且，上身形成有上身连接部。 [0016] 并且，所述机器人的上身背面形成有与安全车辆进行连接的安全车辆连接部。该安全车辆防止机器人摔倒，并且使机器人的双足步行更加稳定。 [0017] 并且，所述安全车辆的重量相比机器人更重，并且连接于机器人的后方，从而与机器人的步行速度配合着行使时，可以稳住机器人的重心，防止机器人摔倒。 [0018] 并且，所述机器人的上身形成有乘客能够乘坐的搭乘空间。 [0019] 并且，根据本发明的利用能够乘坐的用于游乐设施的大型双足步行机器人的游乐园系统，其特征在于包含：沿着能够乘坐的步行机器人的步行路径设置，并在内部上下侧具备突出的上轨和下轨的安全轨道；连接步行机器人的安全缆绳连接部和安全轨道的安全缆绳；连接于所述安全缆绳，从而沿着安全轨道内部的上轨和下轨移动的移动轮。 [0020] 此时，所述安全缆绳连接于相对移动轮旋转的安全缆绳转轴，以防止安全缆绳的扭结。 [0022] 并且，具有内部设有所述安全轨道的隧道，该隧道具有音响、照明设施或者影像文件的投射装置之一，并且能够使双足步行机器人通过。 [0023] 并且，根据本发明的利用能够乘坐的用于游乐设施的大型双足步行机器人的游乐园系统，其特征在于包含：由支撑柱支撑，并沿着预定的路径而设置的环形滑车道；在所述环形滑车道的内部，沿着环形滑车道移动的环形滑车道移动车辆；分别连接于所述环形滑车道移动车辆和机器人的头部及上身的头部连接臂及上身连接臂；吊设于所述环形滑车道移动车辆，搭载乘客而与地面保持距离的情况下，沿着环形滑车道移动的机器人。 [0024] 此时，还包含：设置于所述环形滑车道下部的安全轨道；在所述安全轨道内部，沿着安全轨道移动的安全轨道移动轮；连接所述安全轨道移动轮和机器人的安全缆绳。 [0025] 并且，所述双足步行机器人直立时，从地面到机器人头部的乘客的搭乘空间的高度基于乘客的年龄和癖好而在预定的范围内设置。 [0026] 并且，所述机器人的高度是，针对小孩专用，其高度为1.5～3m；针对包含小孩、大人及老人的家族利用，其高度为3～7m；针对中学生以上的大人，其高度为7～15m；针对机器人发烧友的时，其高度为15m以上。 [0027] 有益效果 [0028] 本发明应用可搭乘及运行的用于游乐设施的大型双足步行机器人，结合各种安全装置提供机器人实际行走、跑步、飞翔等作为游乐园游乐车的体验效果，。并且，提供击退坏蛋机器人的主题式公园的娱乐体验效果。 [0029] 并且，从科学的侧面来看，双足步行机器人的应用价值从现有的家务保姆等的日常保姆型机器人上升到可以在主题公园或观光场所提供视觉、身体体验的快乐的游乐设施，从而可以提供作为游乐设施应用的多种应用价值。 [0030] 给乘客及用户提供新鲜游乐设施的体验，并且仅在漫画或科幻电影中看过的、想象中的巨大的仿人机器人可在现实中直接观看并直接搭乘，进一步增加想象力，可培育对科学发展的希望和梦想。 [0031] 并且，站在享用能够乘坐的用于游乐设施的机器人和利用此机器人的游乐园系统的客户的立场上，乘客可以感受在目前为止的游乐设施、游乐车或过山车中感觉不到的体验，即通过巨大的机器人的特有的移动和雄伟，可以体验更加刺激的感觉。 [0033] 图1是根据本发明的一个实施例的双足步行机器人的主视图； [0034] 图2是图1所示的双足步行机器人的左视图； [0035] 图3是图1所示的双足步行机器人的后视图； [0036] 图4是结合于图1所示的双足步行机器人的身体上的搭乘车辆的立体图； [0037] 图5是图4所示的搭乘车辆与图1的机器人结合的实施例的侧视图； [0038] 图6是示出利用图1的用于游乐设施的机器人的游乐园系统的实施例的图面； [0039] 图7是乘务员和乘客搭乘图1所示的机器人上的升降台的实施例； [0040] 图8是用安全缆绳连接图1所示的机器人和安全轨道的实施例的后视图； [0041] 图9是图1所示的机器人沿着安全轨道行走的形态的实施例的侧视图； [0042] 图10是示出图1所示的机器人和环形滑车道进行连接的形态的实施例； [0043] 图11是示出图10所示的机器人和环形滑车道的连接的形态的正面剖视图； [0044] 图12是图1所示的机器人在隧道中击退怪物机器人的场景的实施例； [0045] 图13是示出根据本发明的一实施例的双足步行机器人和安全车辆结合状的立体图； [0046] 图14是图13所示的机器人和安全车辆的右视图； [0047] 图15是图13所示的机器人的俯视图； [0048] 图16是示出根据图13所示的机器人及安全车辆的乘客的年龄和癖好而设置高度的说明图； [0049] 图17是将图13所示的安全车辆位于地下轨道的轨道型安全车辆的实施例； [0050] 图18是在图1所示的双足步行机器人上，将搭乘设施布置于机器人的身体上的情况的实施例； [0051] 图19是图13所示的机器人和安全车辆结合的一个实施示例。 [0052] 附图的主要符号说明：1为机器人，2为头部，3为臂部构件，4为上身，5为腿部构件，6为安全缆绳连接部，7为头部连接部，8为上身连接部，9为出入门，10为前灯，11为扬声器，12为安全车辆连接部，20为搭乘车辆，21为安全压杠，22为前方插入凸起，23为前方插入槽，24为前方插入槽连接部，25为后方插入螺丝，26为后方插入槽，30为安全车辆，31为轨道型安全车辆，100为步行道，101为升降台电梯，102为升降台底层出入口，103为升降台上层出入口，150为机器人的自由运行区间，200为环形滑车道，201为支撑柱，210为头部连接臂，211为头部连接臂固定销，212为头部连接臂固定螺母，215为头部连接臂旋转轴，220为上身连接臂，221为上身连接臂固定销，222为上身连接臂固定螺母，230为环形滑车道移动车辆，231为环形滑车道轮，232为环形滑车道轮轴，233为环形滑车道轨道，234为连接臂连接部，300为用于主题公园的隧道，310为用于主题公园的反派机器人，500为安全轨道，501为安全轨道支撑柱，502为安全缆绳，510A为上轨，510B为下轨，511为安全缆绳转轴，512为安全轨道移动轮。 具体实施方式[0053] 以下参照附图详细说明根据本发明的用于能够乘坐的游乐设施的机器人。 [0054] 图1是根据本发明的一个实施例的双足步行机器人的主视图。图2是图1所示的双足步行机器人的左视图。图3是图1所示的双足步行机器人的后视图。图4是结合于图1所示的双足步行机器人的身体上的搭乘车辆的立体图。图5是图4所示的搭乘车辆结合于图1的机器人的侧视图。图6是示出利用图1的用于游乐园的机器人的游乐园系统的实施例的图面。图7是示出图1所示的机器人上乘务员和乘客搭乘的升降台的实施例。图8是示出用安全缆绳连接图1所示的机器人和安全轨道的实施例的后视图。图9是示出图1所示的机器人沿着安全轨道行走的形态的实施例的侧视图。图10是示出图1所示的机器人和环形滑车道结合的形态的实施例。图11是示出图10所示的机器人和环形滑车道结合形态的正面剖视图。图12是示出图1所示的机器人在隧道中打败怪物机器人的场面的实施例。图13是示出根据本发明的一实施例的双足步行机器人和安全车辆的结合形态的立体图。图14是图13所示的机器人的安全车辆的右视图。图15是图13所示的机器人的俯视图。图16是示出根据图13所示的机器人及安全车辆的乘客的年龄和癖好的高度的说明图。图17是将图13所示的安全车辆置于地下轨道的轨道型安全车辆的安全车辆的实施例。 图18是在图1所示的双足步行机器人上，也将搭乘设施置于机器人的身体时的实施例。图 19是图13所示的机器人和安全车辆结合的一个实施示例。 [0055] 如图1所示，本发明的大型双足步行机器人1具有两个腿部构件5，并且上身4位于腿部构件5的上面。上身4的上部形成有头部2，上身4的两侧连接有两个臂部构件3。头部2具有前灯10和扬声器11。上身4的内部容纳计算机等的控制单元、驱动机器人1的臂部构件3和腿部构件5的电机(驱动源)的能源(引擎、电池、电源供给设施等)(未图示)等。并且，图1及图2、图3所示的机器人1处于安装有保护控制单元、电机及能源的盖子的状态。 [0056] 如图2和图3所示，头部2具有安全缆绳连接部6和可以与环形滑车道连接的头部连接部7，上身4也具有可以与环形滑车道连接的上身连接部8。 [0057] 图1及图2、图3所示的大型双足步行机器人1的步行技术应用现有的、已经普及的仿人机器人的双足步行技术即可。例如，全部使用应用于本田公司的“阿西莫”、韩国科学技术院的“HUBO”、参加机器人游戏大赛等的各种仿人机器人的步行技术的技术即可。 [0058] 并且，容纳于上身4的能源和动力的说明如下。 [0059] 大型双足步行机器人的动力全部应用现有的大型挖掘机、起重机以及利用于产业用机器人的资源即可。例如，可以使用燃气、柴油等的石油及燃料电池、电等，还可以使用混合能源。为了将机器人1的能源的换成动能，以使手臂、腿、头部、上身等关节能够运动，应用电动机、液压泵、液压电机、驱动器、液压气缸等。 [0060] 参照图4及图5，说明所述大型双足步行机器人和搭乘车辆20结合的结构。 [0061] 如图所示，搭乘车辆20的前面具有前方插入凸起22，以插入于机器人的头部2内部所具备的前方插入槽23。 [0062] 并且，搭乘车辆20的后面安装有后方插入槽连接部24，机器人1的头部2具有后方插入槽26，因而当搭乘车辆20插入于头部2之后，后方插入螺丝25通过后方插入槽连接部24，插入于后方插入槽26，从而搭乘车辆20紧固地固定于机器人1的头部内部。 [0063] 并且，搭乘车辆20具有可旋转的安全压杠21，能够帮助乘客和乘务员安全地搭乘。 [0064] 而且，如图5所示，机器人1的头部2的后面有出入门9，通过开闭可使搭乘车辆20出入。 [0065] 显然，根据情况，可将搭乘空间和座位、安全带等预先设置于机器人的内部(头部等)，以使人无需坐上搭乘车辆20也可以直接搭乘到机器人1的搭乘空间。 [0066] 当所述搭乘车辆20结合于机器人的头部2或者乘客搭乘到机器人之后，根据机器人1的驾驶员的操作，机器人移动。显然，应用人工智能，可以使机器人1自行运动或远程控制运行。乘客乘坐大型双足步行机器人1，可具有边走边欣赏周围的风景的新鲜体验，并且根据大型双足步行机器人1的跑步或跳跃等充满活力的动作，可以体验刺激而新鲜的游乐感。 [0067] 以下，参照图6，说明利用用于能够乘坐的游乐设施的大型双足步行机器人1的游乐园系统的实施例。 [0068] 图6所述的机器人1的周围有各种各样的游乐园的相关装置。例如，可以由机器人行走或跑步的机器人步行道100、机器人跳舞或采取各种特技动作的机器人的自由运动区间150、可使连接的机器人飞行的环形滑车道200、并且为了提供多种主题式体验而设计的用于主题公园的隧道300、以及升降台及与此连接的电梯101等能够构成利用大型双足步行机器人1的游乐园系统。 [0069] 参照图7，说明机器人1中搭乘驾驶员(或者乘务员)和乘客的升降台的一实施例。 [0070] 到达升降台的电梯101具有底层出入口102和上层出入口103，以引导人轻易到达大型双足步行机器人1的头部2。到达升降台的人可以利用搭乘车辆20等进入机器人的头部2，或者可以直接搭乘于机器人1的头部2所配备的搭乘空间。 [0071] 以下，参照图8和图9说明可使大型双足步行机器人1安全步行及运行的系统。 [0072] 如前所述，双足步行机器人的步行技术的发展已经得到高速的发展。但是，游乐园要以安全为最高宗旨，因此需要避免可能发生的安全事故的装置。如图8所示，机器人1的头部2的后面具有安全缆绳连接部6，牢固地连接于安全缆绳502。 [0073] 安全缆绳502通过安全轨道500内部的转轴511与安全轨道移动轮512连接，由此可以防止安全缆绳502扭结。安全轨道500内部的移动轮512安装在突出形成于设置于安全轨道500内部的上下面的上轨510A和下轨510B之间，从而当机器人1的移动时，移动轮512沿着安全轨道500自然地移动。安全轨道500通过安全轨道支撑柱501牢固地被支撑。为使能够承受机器人1的重量而用高强度材料制作的安全缆绳502的长度应设计成当机器人1失去重心时，其头部2不直接着地的适当的长度。即，机器人1失去重心而摔倒或被绊倒时，也可以防止机器人1的头部2直接着地。 [0074] 以下，参照图10和图11，说明机器人1安全地在环形滑车道运行的方法。 [0075] 环形滑车道200通过环形滑车道支撑柱201安全地被固定。该环形滑车道200具有环形滑车道移动车辆230，由此环形滑车道轮231沿着环形滑车道轨道233移动时，可以实现机器人1的上升和下降等多种操作。由于该环形滑车道移动车辆230的下端部具有可以安装与机器人1进行连接的连接臂的连接臂连接部234，因而如图10所示，安装头部连接臂210和上身连接臂220。 [0076] 头部连接臂210通过头部连接臂固定销211和头部连接臂固定螺母212，结合于机器人的头部2。上身连接臂220通过上身连接臂固定销221和上身连接臂固定螺母222，结合于在机器人的上身4背面形成的上身结合部8。机器人1通过头部连接臂210和上身连接臂220而结合于环形滑车道200，从而根据环形滑车道移动车辆230的移动，机器人1可以飞翔在蓝天，据此，可以提供刺激而安全的机器人飞翔体验。 [0077] 并且，环形滑车道200也同时设置有安全轨道500，为了以防万一提供双重的安全装置。 [0078] 如图11所示，所述安全轨道500沿着环形滑车道200，形成于环形滑车道的下部。安全轨道500的内部形成有沿着安全轨道500移动的安全轨道移动轮512。并且，机器人1通过所述安全轨道移动轮512和安全缆绳502进行连接。 [0079] 同时，环形滑车道200和机器人1的结合操作可以应用人工智能，并利用机器人1自身的臂和手，将所述的头部连接臂210和上身连接臂220直接连接到机器人1自身的连接部7、8，或者为了安全可以通过操作者的手动操作方式进行连接。此时，为了安全，需要由监督者同时进行最终确认或承认是否安全连接的操作。 [0080] 其次，参照图12，说明机器人1经过用于主题公园的隧道的体验。 [0081] 用于主题公园的隧道300也设置有图8所示的安全轨道500，由此大型双足步行机器人1可以安全的步行及移动。在隧道中，挡在隧道中等待或设置的坏蛋机器人310出现并进行威胁机器人1的表演时，机器人1表演根据预先输入的控制程序发射假想(imagine)的激光或出拳等击退坏蛋机器人310的动作。 [0082] 此时，隧道300内部所设置的各种音响和照明设施、影像文件的投射等，可以提供逼真的体验。 [0083] 其次，参照图13和图14、图15来说明大型双足步行机器人1没有结合于安全缆绳而结合于安全车辆的方法。 [0084] 位于机器人1的身体的安全车辆连接部12通过如同挖掘机等重装备的部件与重装备相互连接的方式连接于安全车辆30。这是已经公知的技术，故省略详细的说明。 [0085] 此时，安全车辆连接部12可以位于机器人的后背或臀部、肩膀部位等。 [0086] 如上所述，安全车辆30在大型双足步行机器人1的背面与机器人进行结合。因此，即使机器人1在步行中失去重心，也可以防止摔倒。而且，如图8及图9所示，也无需为了防止机器人1在步行中的安全事故而设置安全轨道500。因此，节约了设置成本。 [0087] 其次，参照图16，可以根据搭乘大型双足步行机器人1的乘客的癖好和年龄，将机器人的高度范围调整成如下。 [0088] 即，乘客为小孩时，机器人1的高度为1.5～3m以内，从而减少小孩的心理负担，使得一个人也可以乘坐。 [0089] 当目的在于小孩还有大人、老人等全部家族一起使用时，机器人1的高度为3～7m之间，使得可以全家同时享受。 [0090] 当中学生以上的大人专用时，机器人1的高度为7～15m之间，带来刺激和巨大的压迫感。 [0091] 并且，对于机器人发烧友所享受的终极(extreme)用游乐设施，机器人1的高度为15m以上，使得可以带来极度的紧张和刺激。 [0092] 如上所述，根据机器人的大小(特别是高度)，具有所感觉到的压迫感和根据搭乘高度的恐惧感及刺激强度不同的特点。 [0093] 其次，参照图17，说明大型双足步行机器人1与置于地下轨道的轨道型安全车辆31进行结合的方法。这样的方法将帮助机器人的双足步行的安全缆绳和轨道型安全车辆 31置于地底下，避免暴露于外面，从而更加提高视觉效果。 [0094] 其次，图18示出在机器人1的身体，尤其是在胸前部分具备乘客可以搭乘的座位，从而增加机器人搭乘设施的人员数的情况。 [0095] 其次，图19是将所述机器人1和安全车辆结合的一个实施例用鸟瞰图示出的示例。 [0096] 在此展示并描述的所述发明的形态应当视为当前的优选实施例。具备所述发明的这种技术的所述优点之后，本技术领域的技术人员可知，在此描述或示出的要素和材料能够被替换，并且一部分过程的其顺序可进行调整，而且所述发明的特征可以独立应用。本发明的在此叙述的要素可以自由地变化。 [0097] 产业上的可利用性 [0098] 本发明应用可搭乘及运行的用于游乐设施的大型双足步行机器人，不仅提供与各种安全装置结合而使机器人可以实际行走、跑步、飞翔等的如过山车的游乐车的体验效果，还提供击退反派机器人的娱乐体验。 [0099] 尤其，最近机器人电影因计算机图像处理的发展，真实的实现，并且随着日本本田公司的阿西莫、韩国Kaist的HUBO等双足机器人的技术发展，对机器人的关注空前的变大。 [0100] 尤其，韩国在仁川市和马山市建设作为国家项目的“机器人乐园”的主题乐园。因此，本发明给乘客及用户提供新型的游乐设施的体验，并且仅存于想象中的巨大的大型双足步行机器人在现实中直接观看直接搭乘，作为游乐设施，具有可以培育想象力的魅力。 [0101] 因此，根据本发明的能够乘坐的大型双足机器人和利用此机器人的游乐园系统带来与现有的游乐设施不同的乐趣和主题，从而与其他游乐园具有明确不同的区别，可以成为独特的游乐园。 |
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