CN106314577B - 六履带四摆臂救援机器人的自主越障避障行走控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种六履带四摆臂救援机器人的自主越障避障行走控制方法,六履带四摆臂救援机器人包括机器人控制系统、两个行走履带组件和四个摆臂履带组件,两个行走履带组件包括左行走履带组件和右行走履带组件,左行走履带组件和右行走履带组件的结构相同且均包括位于救援机器人前端的主动行走轮和位于救援机器人后端的从动行走轮,四个摆臂履带组件包括左前摆臂履带组件、左后摆臂履带组件、右前摆臂履带组件和右后摆臂履带组件;自主越障避障行走控制方法包括步骤:一、数据采集及传输;二、数据分析处理;三、机器人运动控制。本发明方法步骤简单,设计新颖合理,能够实现多种地形的顺利通行,工作可靠性高,实用性强,便于推广使用。
Description
技术领域
本发明属于机器人技术领域,具体涉及一种六履带四摆臂救援机器人的自主越障避障行走控制方法。
背景技术
我国是世界上灾害,事故发生最多的国家之一,如煤矿井下瓦斯爆炸、塌方事故,地面上的火灾、地震塌方,以及相似类型的人为事故,给人民生命财产安全造成极大的危害。在煤矿井下发生瓦斯爆炸、塌方等事故后或是其它灾难环境下,周围环境到严重破坏,受灾环境信息无法直接传送到救援指挥中心,救援人员无法从事救援行动,严重影响救援效率,救援人员承受巨大生命风险。那么迫切需要救援机器人在复杂环境下探索灾难环境信息,并把灾难环境信息传送给救援指挥中心。
但同时,灾难环境十分复杂,救援机器人为无线通信方式进行环境探测,往往会受到环境干扰,导致机器人信号丢失,使救援机器人被困于灾难环境,这时需要机器人根据环境信息,进行自主控制,寻找信号源,并把灾难环境信息传送给救援指挥人员。为了解决上述问题,迫切需要研究六履带四摆臂机器人的自主越障避障行走控制方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种六履带四摆臂救援机器人的自主越障避障行走控制方法,其方法步骤简单,设计新颖合理,实现方便,能够实现多种地形的顺利通行,工作可靠性高,实用性强,使用效果好,便于推广使用。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种六履带四摆臂救援机器人的自主越障避障行走控制方法,所述六履带四摆臂救援机器人包括机器人控制系统、两个行走履带组件和四个摆臂履带组件,两个行走履带组件包括左行走履带组件和右行走履带组件,所述左行走履带组件和右行走履带组件的结构相同且均包括位于救援机器人前端的主动行走轮和位于救援机器人后端的从动行走轮,四个摆臂履带组件包括左前摆臂履带组件、左后摆臂履带组件、右前摆臂履带组件和右后摆臂履带组件;所述机器人控制系统包括驱动电机组、控制计算机和与控制计算机相接且用于与远程监控计算机进行无线连接并通信的无线通信模块,所述驱动电机组包括用于驱动左行走履带组件的左行走电机和用于驱动右行走履带组件的右行走电机,以及用于驱动左前摆臂履带组件的左前摆臂电机、用于驱动左后摆臂履带组件的左后摆臂电机、用于驱动右前摆臂履带组件的右前摆臂电机和用于驱动右后摆臂履带组件的右后摆臂电机;所述控制计算机的输入端接有环境信息传感器、双目视觉传感器、激光雷达传感器、三维数字罗盘、用于对救援机器人左侧的障碍物进行检测的左红外传感器、用于对救援机器人右侧的障碍物进行检测的右红外传感器、用于对救援机器人前方的障碍物进行检测的超声波传感器,所述控制计算机的输出端接有电机驱动器组,所述电机驱动器组包括左行走电机驱动器、右行走电机驱动器、左前摆臂电机驱动器、左后摆臂电机驱动器、右前摆臂电机驱动器和右后摆臂电机驱动器,所述左行走电机与左行走电机驱动器的输出端连接,所述右行走电机与右行走电机驱动器的输出端连接,所述左前摆臂电机与左前摆臂电机驱动器的输出端连接,所述左后摆臂电机与左后摆臂电机驱动器的输出端连接,所述右前摆臂电机与右前摆臂电机驱动器的输出端连接,所述右后摆臂电机与右后摆臂电机驱动器的输出端连接;其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一、数据采集及传输:环境信息传感器对救援机器人所处环境信息进行检测并将检测到的信号传输给控制计算机,双目视觉传感器对救援机器人前方的道路环境图像进行检测并将检测到的信号传输给控制计算机,激光雷达传感器对救援机器人与前方障碍物的距离进行检测并将检测到的信号传输给控制计算机,左红外传感器对救援机器人左侧的障碍物进行检测并将检测到的信号传输给控制计算机,右红外传感器对救援机器人右侧的障碍物进行检测并将检测到的信号传输给控制计算机,超声波传感器用于对救援机器人前方的障碍物进行检测并将检测到的信号传输给控制计算机,三维数字罗盘对救援机器人的姿态进行检测并将检测到的信号传输给控制计算机;控制计算机将其接收到的环境信息传感器输出的环境信息、双目视觉传感器输出的救援机器人前方的道路环境图像和三维数字罗盘输出的救援机器人的姿态信号通过无线通信模块传输给远程监控计算机;
步骤二、数据分析处理,具体过程为:
步骤201、控制计算机对其接收到的超声波传感器输出的信号进行分析处理,判断出救援机器人行走环境中的前方是否有障碍物,并对其接收到的激光雷达传感器输出的信号进行分析处理,判断出救援机器人与前方障碍物的距离;
步骤202、控制计算机对其接收到的左红外传感器输出的信号进行分析处理,判断出救援机器人行走环境中的左侧是否有障碍物;
步骤203、控制计算机对其接收到的右红外传感器输出的信号进行分析处理,判断出救援机器人行走环境中的右侧是否有障碍物;
步骤三、机器人运动控制:远程操控人员查看显示在远程监控计算机上的救援机器人前方的道路环境图像,当救援机器人前方的道路为平坦的直路时,不发出对救援机器人的控制信号,救援机器人进行自主行走;当救援机器人前方的道路出现拐弯、斜坡、独立台阶、连续台阶、单侧台阶、凸台或沟壑的障碍物时,远程操控人员操作远程监控计算机,发出对救援机器人的控制信号,对救援机器人进行远程遥控;
其中,救援机器人自主行走的过程为:控制计算机根据步骤二中的数据分析处理结果,判断出救援机器人行走环境中的障碍物方位,根据障碍物方位输出对左行走电机和右行走电机的控制信号,控制救援机器人行走;
其中,对救援机器人进行远程遥控的过程为:远程操控人员根据救援机器人前方道路障碍物的类型,操作显示在远程监控计算机上的上位机界面中的遥控按钮,发出对救援机器人的控制信号,控制信号通过无线通信模块传输给控制计算机,控制计算机接收到控制信号后,从预先存储在控制计算机中的越障动作规划集中调取相应的越障动作,输出对左行走电机、右行走电机、左前摆臂电机、左后摆臂电机、右前摆臂电机和右后摆臂电机的控制信号,控制救援机器人越障,越障后,控制计算机继续按照救援机器人自主行走的控制方式控制救援机器人行走。
所述的六履带四摆臂救援机器人的自主越障避障行走控制方法,其特征在于:步骤三中所述控制计算机根据步骤二中的数据分析处理结果,判断出救援机器人行走环境中的障碍物方位,根据障碍物方位输出对左行走电机和右行走电机的控制信号,控制救援机器人行走的具体过程为:
当救援机器人行走环境中前方有障碍物、右侧有障碍物或前方与右侧均有障碍物时,所述控制计算机通过左行走电机驱动器驱动左行走电机,并通过右行走电机驱动器驱动右行走电机,先使右行走电机的转速大于左行走电机的转速,进行左拐弯行驶,再使左行走电机的转速大于右行走电机的转速,进行右拐弯行驶,使行驶路线呈半圆弧,绕过前方障碍物,最后再使左行走电机和右行走电机的转速相等,进行直线行驶;
当救援机器人行走环境中左侧有障碍物或前方与左侧均有障碍物时,所述控制计算机通过左行走电机驱动器驱动左行走电机,并通过右行走电机驱动器驱动右行走电机,先使左行走电机的转速大于右行走电机的转速,进行右拐弯行驶,再使右行走电机的转速大于左行走电机的转速,进行左拐弯行驶,使行驶路线呈半圆弧,绕过左侧障碍物,最后再使左行走电机和右行走电机的转速相等,进行直线行驶;
当救援机器人行走环境中左侧与右侧均有障碍物时,所述控制计算机通过左行走电机驱动器驱动左行走电机,并通过右行走电机驱动器驱动右行走电机,使左行走电机和右行走电机的转速相等,进行直线行驶;
当救援机器人行走环境中前方、左侧与右侧均有障碍物时,所述控制计算机先通过左前摆臂电机驱动器驱动左前摆臂电机,通过左后摆臂电机驱动器驱动左后摆臂电机,通过右前摆臂电机驱动器驱动右前摆臂电机,并通过右后摆臂电机驱动器驱动右后摆臂电机,使救援机器人的左前摆臂履带组件、左后摆臂履带组件、右前摆臂履带组件和右后摆臂履带组件均转动,竖直支撑在地面上,所述控制计算机再通过左行走电机驱动器驱动左行走电机,并通过右行走电机驱动器驱动右行走电机,使左行走电机和右行走电机的转速相等,进行直线行驶,越过障碍物,最后再使救援机器人的左前摆臂履带组件、左后摆臂履带组件、右前摆臂履带组件和右后摆臂履带组件放平,使左行走电机和右行走电机的转速相等,进行直线行驶。
所述的六履带四摆臂救援机器人的自主越障避障行走控制方法,其特征在于:步骤三中所述显示在远程监控计算机上的上位机界面中的遥控按钮包括左拐弯按钮、右拐弯按钮、上斜坡按钮、下斜坡按钮、上独立台阶按钮、下独立台阶按钮、上连续台阶按钮、下连续台阶按钮、上左侧台阶按钮、下左侧台阶按钮、上右侧台阶按钮、下右侧台阶按钮、越过凸台按钮和越过沟壑按钮,步骤三中所述预先存储在控制计算机中的越障动作规划集包括左拐弯动作、右拐弯动作、上斜坡动作、下斜坡动作、上独立台阶动作、下独立台阶动作、上连续台阶动作、下连续台阶动作、上左侧台阶动作、下左侧台阶动作、上右侧台阶动作、下右侧台阶动作、越过凸台动作和越过沟壑动作,各种动作执行时,控制计算机均通过左行走电机驱动器驱动左行走电机,通过右行走电机驱动器驱动右行走电机,通过左前摆臂电机驱动器驱动左前摆臂电机,通过左后摆臂电机驱动器驱动左后摆臂电机,通过右前摆臂电机驱动器驱动右前摆臂电机,并通过右后摆臂电机驱动器驱动右后摆臂电机,使救援机器人左行走履带组件中的主动行走轮和从动行走轮,右行走履带组件中的主动行走轮和从动行走轮,以及左前摆臂履带组件、左后摆臂履带组件、右前摆臂履带组件和右后摆臂履带组件组合动作,实现越障;各种动作执行时救援机器人左行走履带组件中的主动行走轮和从动行走轮,右行走履带组件中的主动行走轮和从动行走轮,以及左前摆臂履带组件、左后摆臂履带组件、右前摆臂履带组件和右后摆臂履带组件组合动作的情况如下:
左拐弯动作:左行走履带组件中的主动行走轮和从动行走轮以及右行走履带组件中的主动行走轮和从动行走轮均接触地面,右行走电机的转速大于左行走电机的转速,进行左拐弯行驶;
右拐弯动作:左行走履带组件中的主动行走轮和从动行走轮以及右行走履带组件中的主动行走轮和从动行走轮均接触地面,左行走电机的转速大于右行走电机的转速,进行右拐弯行驶;
上斜坡动作:左行走履带组件中的主动行走轮和右行走履带组件中的主动行走轮均接触地面,同时,左后摆臂履带组件和右后摆臂履带组件均支起接触地面,使救援机器人机身水平,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,进行直线行驶;
下斜坡动作:左行走履带组件中的从动行走轮和右行走履带组件中的从动行走轮接触地面,同时,左前摆臂履带组件和右前摆臂履带组件支起接触地面,使救援机器人机身水平,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,进行直线行驶;
上独立台阶动作:首先,左前摆臂履带组件和右前摆臂履带组件均接触地面,同时,左行走履带组件中的从动行走轮和右行走履带组件中的从动行走轮均接触地面,使救援机器人机身倾斜角度逐渐等于台阶倾斜角度,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,开始进行直线行驶爬上台阶;然后,左行走履带组件中的主动行走轮和右行走履带组件中的主动行走轮均接触地面,同时,左后摆臂履带组件和右后摆臂履带组件均支起接触地面,使救援机器人机身水平,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,进行直线行驶爬上台阶;最后,左后摆臂履带组件和右后摆臂履带组件放平,左行走履带组件中的主动行走轮和从动行走轮以及右行走履带组件中的主动行走轮和从动行走轮均接触地面,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,进行直线行驶,完成上独立台阶动作;
下独立台阶动作:首先,左行走履带组件中的从动行走轮和右行走履带组件中的从动行走轮均接触地面,同时,左前摆臂履带组件和右前摆臂履带组件均支起接触地面,使救援机器人机身水平,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,进行直线行驶爬下台阶;然后,左行走履带组件中的主动行走轮和右行走履带组件中的主动行走轮均接触地面,同时,左后摆臂履带组件和右后摆臂履带组件均接触地面,使救援机器人机身从倾斜逐渐趋于水平,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,进行直线行驶爬下台阶;最后,左前摆臂履带组件和右前摆臂履带组件放平,左行走履带组件中的主动行走轮和从动行走轮以及右行走履带组件中的主动行走轮和从动行走轮均接触地面,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,进行直线行驶,完成下独立台阶动作;
上连续台阶动作:首先,左行走履带组件中的从动行走轮和右行走履带组件中的从动行走轮均接触地面,同时,左前摆臂履带组件和右前摆臂履带组件均支起接触地面,使救援机器人机身与台阶角度面保持平行,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,进行直线行驶爬上台阶;然后,左行走履带组件中的主动行走轮和右行走履带组件中的主动行走轮接触地面,同时,左后摆臂履带组件和右后摆臂履带组件支起接触地面,使救援机器人机身与台阶角度面保持平行,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,进行直线行驶爬上台阶;最后,左后摆臂履带组件和右后摆臂履带组件放平,左行走履带组件中的主动行走轮和从动行走轮以及右行走履带组件中的主动行走轮和从动行走轮均接触地面,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,进行直线行驶,完成爬上连续台阶动作;
下连续台阶动作:首先,左行走履带组件中的从动行走轮和右行走履带组件中的从动行走轮均接触地面,同时,左前摆臂履带组件和右前摆臂履带组件均支起接触地面,使救援机器人机身与台阶角度面保持平行,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,进行直线行驶爬下台阶;然后,左行走履带组件中的主动行走轮和右行走履带组件中的主动行走轮接触地面,同时,左后摆臂履带组件和右后摆臂履带组件支起接触地面,使救援机器人机身从倾斜逐渐趋于水平,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,进行直线行驶爬下连续台阶动作;最后,左后摆臂履带组件和右后摆臂履带组件放平,左行走履带组件中的主动行走轮和从动行走轮以及右行走履带组件中的主动行走轮和从动行走轮均接触地面,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,进行直线行驶,完成爬下连续台阶动作;
上左侧台阶动作:首先,左前摆臂履带组件接触地面,同时,左行走履带组件中的从动行走轮和右行走履带组件中的从动行走轮均接触地面,使救援机器人机身倾斜角度逐渐等于台阶倾斜角度,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,开始进行直线行驶爬上台阶;接着,左行走履带组件中的主动行走轮接触地面,同时,右后摆臂履带组件和左后摆臂履带组件均支起均接触地面,左前摆臂履带组件放平,使救援机器人机身从倾斜逐渐趋于水平,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,进行直线行驶;然后,左行走履带组件中的主动行走轮接触地面,同时,右前摆臂履带组件和右后摆臂履带组件均接触地面,左后摆臂履带组件放平,使救援机器人机身水平,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,进行直线行驶;最后,左行走履带组件中的主动行走轮和从动行走轮均接触地面,同时,右前摆臂履带组件支起接触地面,右后摆臂履带组件放平,使救援机器人机身水平,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,进行直线行驶,完成上台阶动作;
下左侧台阶动作:首先,左行走履带组件中的主动行走轮和从动行走轮均接触地面,同时,右前摆臂履带组件支起接触地面,使救援机器人机身与地面保持平行,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,开始进行直线行驶爬下台阶;接着,左前摆臂履带组件和右前摆臂履带组件均支起接触地面,同时,左行走履带组件中的从动行走轮接触地面,使救援机器人机身倾斜角度逐渐等于台阶倾斜角度,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,进行直线行驶爬下台阶;然后,左行走履带组件中的主动行走轮和右行走履带组件中的主动行走轮均接触地面,同时,左后摆臂履带组件支起触地面,左前摆臂履带组件和右前摆臂履带组件放平,使救援机器人机身从倾斜逐渐趋于水平,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,进行直线行驶爬下台阶;最后,左行走履带组件中的主动行走轮和从动行走轮以及右行走履带组件中的主动行走轮和从动行走轮均接触地面,同时,前摆臂履带组件、左后摆臂履带组件、右前摆臂履带组件和右后摆臂履带组件均放平,使救援机器人机身水平,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,完成下左侧台阶动作。
上右侧台阶动作:首先,右前摆臂履带组件接触地面,同时,左行走履带组件中的从动行走轮和右行走履带组件中的从动行走轮均接触地面,使救援机器人机身倾斜角度逐渐等于台阶倾斜角度,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,开始进行直线行驶爬上台阶;接着,右行走履带组件中的主动行走轮接触地面,同时,左后摆臂履带组件和右后摆臂履带组件支起均接触地面,右前摆臂履带组件放平,使救援机器人机身从倾斜逐渐趋于水平,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,进行直线行驶;然后,右行走履带组件中的主动行走轮接触地面,同时,左前摆臂履带组件和左后摆臂履带组件均接触地面,右后摆臂履带组件放平,使救援机器人机身水平,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,进行直线行驶;最后,右行走履带组件中的主动行走轮和从动行走轮均接触地面,同时,左前摆臂履带组件支起接触地面,左后摆臂履带组件放平,使救援机器人机身水平,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,进行直线行驶,完成上台阶动作;
下右侧台阶动作:首先,右行走履带组件中的主动行走轮和从动行走轮均接触地面,同时,左前摆臂履带组件支起接触地面,使救援机器人机身水平,右行走电机的转速等于左行走电机的转速,开始进行直线行驶爬下台阶;接着,左前摆臂履带组件和右前摆臂履带组件均支起接触地面,同时,右行走履带组件中的从动行走轮接触地面,使救援机器人机身倾斜角度逐渐等于台阶倾斜角度,右行走电机的转速等于左行走电机的转速,进行直线行驶爬下台阶;然后,右行走履带组件中的主动行走轮和左行走履带组件中的主动行走轮均接触地面,同时,右后摆臂履带组件支起触地面,右前摆臂履带组件和左前摆臂履带组件放平,使救援机器人机身从倾斜逐渐趋于水平,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,进行直线行驶爬下台阶;最后,左行走履带组件中的主动行走轮和从动行走轮以及右行走履带组件中的主动行走轮和从动行走轮均接触地面,同时,前摆臂履带组件、左后摆臂履带组件、右前摆臂履带组件和右后摆臂履带组件均放平,使救援机器人机身水平,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,完成下右侧台阶动作。
越过凸台动作:首先,左前摆臂履带组件、左后摆臂履带组件、右前摆臂履带组件和右后摆臂履带组件均支起接触地面,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,进行直线行驶越过凸台;然后,左前摆臂履带组件、左后摆臂履带组件、右前摆臂履带组件和右后摆臂履带组件放平,左行走履带组件中的主动行走轮和从动行走轮以及右行走履带组件中的主动行走轮和从动行走轮均接触地面,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,进行直线行驶;
越过沟壑动作:首先,左行走履带组件中的从动行走轮和右行走履带组件中的从动行走轮均接触地面,同时,左前摆臂履带组件和右前摆臂履带组件均支起接触地面,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,进行直线行驶越过沟壑;然后,左前摆臂履带组件、左后摆臂履带组件、右前摆臂履带组件和右后摆臂履带组件均支起接触地面,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,进行直线行驶越过沟壑;最后,左行走履带组件中的主动行走轮和右行走履带组件中的主动行走轮均接触地面,同时,左后摆臂履带组件和右后摆臂履带组件均支起接触地面,左行走电机的转速等于右行走电机的转速,进行直线行驶越过沟壑。
上述的六履带四摆臂救援机器人的自主越障避障行走控制方法,其特征在于:所述环境信息传感器包括温度传感器、氧气传感器、甲烷传感器和一氧化碳传感器。
上述的六履带四摆臂救援机器人的自主越障避障行走控制方法,其特征在于:所述左前摆臂履带组件、右前摆臂履带组件、左后摆臂履带组件和右后摆臂履带组件的结构相同且均包括摆臂轴、摆臂支架以及转动连接在摆臂支架前端的摆臂前轮和转动连接在摆臂支架后端的摆臂驱动轮,所述摆臂轴通过花键与摆臂支架连接,所述摆臂支架的中部转动连接有上下相对设置的摆臂上支撑轮和摆臂下支撑轮,所述摆臂前轮的直径小于摆臂驱动轮的直径,所述摆臂前轮、摆臂上支撑轮、摆臂驱动轮和摆臂下支撑轮上跨接有摆臂橡胶履带,所述摆臂轴上通过轴承转动连接有摆臂套筒轴,所述摆臂驱动轮固定连接在摆臂套筒轴上。
上述的六履带四摆臂救援机器人的自主越障避障行走控制方法,其特征在于:所述左行走履带组件和右行走履带组件还包括跨接在所述主动行走轮和所述从动行走轮上的行走橡胶履带,所述右行走履带组件中的主动行走轮固定连接在右前摆臂履带组件中的摆臂套筒轴上,所述右行走履带组件中的从动行走轮固定连接在右后摆臂履带组件中的摆臂套筒轴上,所述左行走履带组件中的主动行走轮固定连接在左前摆臂履带组件中的摆臂套筒轴上,所述左行走履带组件中的从动行走轮固定连接在左后摆臂履带组件中的摆臂套筒轴上。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明的方法步骤简单,设计新颖合理,实现方便。
2、本发明采用了远程遥控与自主行走相结合的方式对救援机器人进行控制,通过对两个行走履带组件和四个摆臂履带组件的组合控制,能够实现多种地形的顺利通行,为救援机器人在复杂环境下探索灾难环境信息提供了保障。
3、本发明救援机器人的四个摆臂履带组件包含有四个独立的驱动电机,四个摆臂履带组件能够实现独立360°旋转运动,实现机体的多姿态变化,同时机器人的四个摆臂履带组件能够单独拆解,方便了机器人的安装及调试。
4、本发明救援机器人的两个行走履带组件包含有两个独立的驱动电机,机器人的转向运动中,机器人以不同的速度差行驶时,可实现不同转向半径的运动,当机器人两个行走履带组件速度大小相等,方向相反时,机器人还能够实现零半径转向运动。
5、本发明救援机器人包含有多种环境传感器,如三维数字罗盘,激光传感器,红外传感器,双目视觉传感器等,能够全面感知机器人运行环境,实现自动避障。
6、本发明的工作可靠性高,实用性强,使用效果好,便于推广使用。
综上所述,本发明的方法步骤简单,设计新颖合理,实现方便,能够实现多种地形的顺利通行,工作可靠性高,实用性强,使用效果好,便于推广使用。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的方法流程框图。
图2为本发明救援机器人的立体图。
图3为本发明救援机器人上箱腔体剖开后的俯视图。
图4为本发明救援机器人下箱腔体剖开后的俯视图。
图5为本发明左前摆臂履带组件、右前摆臂履带组件、左后摆臂履带组件或右后摆臂履带组件的结构示意图。
图6为图5的A-A剖视放大图。
图7为本发明主动行走轮、摆臂套筒轴和摆臂轴的连接关系示意图。
图8为本发明左支撑轮腔体的内部结构示意图。
图9为图8的仰视图。
图10为本发明右支撑轮腔体的内部结构示意图。
图11为图10的仰视图。
图12为本发明机器人控制系统的电路原理框图。
附图标记说明:
1—左前摆臂履带组件; 2—左支撑轮腔体; 3—左后摆臂履带组件;
4—左行走履带组件; 5—天线; 6—右后摆臂履带组件;
7—右行走履带组件; 8—上箱腔体; 9—传感器腔体;
10—右前摆臂履带组件; 11—摆臂电机锥齿轮;
12—摆臂轴锥齿轮; 13—行走电机锥齿轮; 14—主动行走轮;
15—行走轮锥齿轮; 16—从动行走轮; 17—下箱腔体;
18—左行走电机; 19—左前摆臂电机; 20—三维数字罗盘;
21—电池; 22—电机驱动器组; 22-1—右行走电机驱动器;
22-2—左行走电机驱动器; 22-3—右前摆臂电机驱动器;
22-4—右后摆臂电机驱动器; 22-5—左前摆臂电机驱动器;
22-6—左后摆臂电机驱动器; 23—控制计算机;
24—变压器; 25—远程监控计算机; 26—无线通信模块;
27—环境信息传感器; 27-1—温度传感器; 27-2—氧气传感器;
27-3—甲烷传感器; 27-4—一氧化碳传感器;
28—双目视觉传感器; 29—激光雷达传感器;
30—照明灯; 31—摆臂轴; 32—摆臂支架;
33—摆臂前轮; 34—摆臂驱动轮; 35—摆臂上支撑轮;
36—摆臂下支撑轮; 37—摆臂橡胶履带; 38—轴承;
39—摆臂套筒轴; 40—行走橡胶履带; 41—右行走电机;
42—右减震支架; 43—右减震轮固定板; 44—右减震轮旋转轴;
45—右减震轮连接板; 46—右减震轮; 47—右减震护板;
48—右减震支撑轮组; 49—左减震支架; 50—左减震轮固定板;
51—左减震轮旋转轴; 52—左减震轮连接板; 53—左减震轮;
54—左减震护板; 55—左减震支撑轮组; 56—右前摆臂电机;
57—右后摆臂电机; 58—左后摆臂电机; 59—超声波传感器;
60—右支撑轮腔体; 61—右红外传感器; 62—左红外传感器;
63—前齿轮腔体; 64—左后齿轮腔体; 65—右后齿轮腔体。
具体实施方式
如图1~图4以及图12所示,本发明的六履带四摆臂救援机器人的自主越障避障行走控制方法,所述六履带四摆臂救援机器人包括机器人控制系统、两个行走履带组件和四个摆臂履带组件,两个行走履带组件包括左行走履带组件4和右行走履带组件7,所述左行走履带组件4和右行走履带组件7的结构相同且均包括位于救援机器人前端的主动行走轮14和位于救援机器人后端的从动行走轮16,四个摆臂履带组件包括左前摆臂履带组件1、左后摆臂履带组件3、右前摆臂履带组件10和右后摆臂履带组件6;所述机器人控制系统包括驱动电机组、控制计算机23和与控制计算机23相接且用于与远程监控计算机25进行无线连接并通信的无线通信模块26,所述驱动电机组包括用于驱动左行走履带组件4的左行走电机18和用于驱动右行走履带组件7的右行走电机41,以及用于驱动左前摆臂履带组件1的左前摆臂电机19、用于驱动左后摆臂履带组件3的左后摆臂电机58、用于驱动右前摆臂履带组件10的右前摆臂电机56和用于驱动右后摆臂履带组件6的右后摆臂电机57;所述控制计算机23的输入端接有环境信息传感器27、双目视觉传感器28、激光雷达传感器29、三维数字罗盘20、用于对救援机器人左侧的障碍物进行检测的左红外传感器62、用于对救援机器人右侧的障碍物进行检测的右红外传感器61、用于对救援机器人前方的障碍物进行检测的超声波传感器59,所述控制计算机23的输出端接有电机驱动器组22,所述电机驱动器组22包括左行走电机驱动器22-2、右行走电机驱动器22-1、左前摆臂电机驱动器22-5、左后摆臂电机驱动器22-6、右前摆臂电机驱动器22-3和右后摆臂电机驱动器22-4,所述左行走电机18与左行走电机驱动器22-2的输出端连接,所述右行走电机41与右行走电机驱动器22-1的输出端连接,所述左前摆臂电机19与左前摆臂电机驱动器22-5的输出端连接,所述左后摆臂电机58与左后摆臂电机驱动器22-6的输出端连接,所述右前摆臂电机56与右前摆臂电机驱动器22-3的输出端连接,所述右后摆臂电机57与右后摆臂电机驱动器22-4的输出端连接;该方法包括以下步骤:
步骤一、数据采集及传输:环境信息传感器27对救援机器人所处环境信息进行检测并将检测到的信号传输给控制计算机23,双目视觉传感器28对救援机器人前方的道路环境图像进行检测并将检测到的信号传输给控制计算机23,激光雷达传感器29对救援机器人与前方障碍物的距离进行检测并将检测到的信号传输给控制计算机23,左红外传感器62对救援机器人左侧的障碍物进行检测并将检测到的信号传输给控制计算机23,右红外传感器61对救援机器人右侧的障碍物进行检测并将检测到的信号传输给控制计算机23,超声波传感器59用于对救援机器人前方的障碍物进行检测并将检测到的信号传输给控制计算机23,三维数字罗盘20对救援机器人的姿态进行检测并将检测到的信号传输给控制计算机23;控制计算机23将其接收到的环境信息传感器27输出的环境信息、双目视觉传感器28输出的救援机器人前方的道路环境图像和三维数字罗盘20输出的救援机器人的姿态信号通过无线通信模块26传输给远程监控计算机25;
步骤二、数据分析处理,具体过程为:
步骤201、控制计算机23对其接收到的超声波传感器59输出的信号进行分析处理,判断出救援机器人行走环境中的前方是否有障碍物,并对其接收到的激光雷达传感器29输出的信号进行分析处理,判断出救援机器与前方障碍物的距离;
步骤202、控制计算机23对其接收到的左红外传感器62输出的信号进行分析处理,判断出救援机器人行走环境中的左侧是否有障碍物;
步骤203、控制计算机23对其接收到的右红外传感器61输出的信号进行分析处理,判断出救援机器人行走环境中的右侧是否有障碍物;
步骤三、机器人运动控制:远程操控人员查看显示在远程监控计算机25上的救援机器人前方的道路环境图像,当救援机器人前方的道路为平坦的直路时,不发出对救援机器人的控制信号,救援机器人进行自主行走;当救援机器人前方的道路出现拐弯、斜坡、独立台阶、连续台阶、单侧台阶、凸台或沟壑的障碍物时,远程操控人员操作远程监控计算机25,发出对救援机器人的控制信号,对救援机器人进行远程遥控;
其中,救援机器人自主行走的过程为:控制计算机23根据步骤二中的数据分析处理结果,判断出救援机器人行走环境中的障碍物方位,根据障碍物方位输出对左行走电机18和右行走电机41的控制信号,控制救援机器人行走;
其中,对救援机器人进行远程遥控的过程为:远程操控人员根据救援机器人前方道路障碍物的类型,操作显示在远程监控计算机25上的上位机界面中的遥控按钮,发出对救援机器人的控制信号,控制信号通过无线通信模块26传输给控制计算机23,控制计算机23接收到控制信号后,从预先存储在控制计算机23中的越障动作规划集中调取相应的越障动作,输出对左行走电机18、右行走电机41、左前摆臂电机19、左后摆臂电机58、右前摆臂电机56和右后摆臂电机57的控制信号,控制救援机器人越障,越障后,控制计算机23继续按照救援机器人自主行走的控制方式控制救援机器人行走。
本实施例中,步骤三中所述控制计算机23根据步骤二中的数据分析处理结果,判断出救援机器人行走环境中的障碍物方位,根据障碍物方位输出对左行走电机18和右行走电机41的控制信号,控制救援机器人行走的具体过程为:
当救援机器人行走环境中前方有障碍物、右侧有障碍物或前方与右侧均有障碍物时,所述控制计算机23通过左行走电机驱动器22-2驱动左行走电机18,并通过右行走电机驱动器22-1驱动右行走电机41,先使右行走电机41的转速大于左行走电机18的转速,进行左拐弯行驶,再使左行走电机18的转速大于右行走电机41的转速,进行右拐弯行驶,使行驶路线呈半圆弧,绕过前方障碍物,最后再使左行走电机18和右行走电机41的转速相等,进行直线行驶;
当救援机器人行走环境中左侧有障碍物或前方与左侧均有障碍物时,所述控制计算机23通过左行走电机驱动器22-2驱动左行走电机18,并通过右行走电机驱动器22-1驱动右行走电机41,先使左行走电机18的转速大于右行走电机41的转速,进行右拐弯行驶,再使右行走电机41的转速大于左行走电机18的转速,进行左拐弯行驶,使行驶路线呈半圆弧,绕过左侧障碍物,最后再使左行走电机18和右行走电机41的转速相等,进行直线行驶;
当救援机器人行走环境中左侧与右侧均有障碍物时,所述控制计算机23通过左行走电机驱动器22-2驱动左行走电机18,并通过右行走电机驱动器22-1驱动右行走电机41,使左行走电机18和右行走电机41的转速相等,进行直线行驶;
当救援机器人行走环境中前方、左侧与右侧均有障碍物时,所述控制计算机23先通过左前摆臂电机驱动器22-5驱动左前摆臂电机19,通过左后摆臂电机驱动器22-6驱动左后摆臂电机58,通过右前摆臂电机驱动器22-3驱动右前摆臂电机56,并通过右后摆臂电机驱动器22-4驱动右后摆臂电机57,使救援机器人的左前摆臂履带组件1、左后摆臂履带组件3、右前摆臂履带组件10和右后摆臂履带组件6均转动,竖直支撑在地面上,所述控制计算机23再通过左行走电机驱动器22-2驱动左行走电机18,并通过右行走电机驱动器22-1驱动右行走电机41,使左行走电机18和右行走电机41的转速相等,进行直线行驶,越过障碍物,最后再使救援机器人的左前摆臂履带组件1、左后摆臂履带组件3、右前摆臂履带组件10和右后摆臂履带组件6放平,使左行走电机18和右行走电机41的转速相等,进行直线行驶。
本实施例中,步骤三中所述显示在远程监控计算机25上的上位机界面中的遥控按钮包括左拐弯按钮、右拐弯按钮、上斜坡按钮、下斜坡按钮、上独立台阶按钮、下独立台阶按钮、上连续台阶按钮、下连续台阶按钮、上左侧台阶按钮、下左侧台阶按钮、上右侧台阶按钮、下右侧台阶按钮、越过凸台按钮和越过沟壑按钮,步骤三中所述预先存储在控制计算机23中的越障动作规划集包括左拐弯动作、右拐弯动作、上斜坡动作、下斜坡动作、上独立台阶动作、下独立台阶动作、上连续台阶动作、下连续台阶动作、上左侧台阶动作、下左侧台阶动作、上右侧台阶动作、下右侧台阶动作、越过凸台动作和越过沟壑动作,各种动作执行时,控制计算机23均通过左行走电机驱动器22-2驱动左行走电机18,通过右行走电机驱动器22-1驱动右行走电机41,通过左前摆臂电机驱动器22-5驱动左前摆臂电机19,通过左后摆臂电机驱动器22-6驱动左后摆臂电机58,通过右前摆臂电机驱动器22-3驱动右前摆臂电机56,并通过右后摆臂电机驱动器22-4驱动右后摆臂电机57,使救援机器人左行走履带组件4中的主动行走轮14和从动行走轮16,右行走履带组件7中的主动行走轮14和从动行走轮16,以及左前摆臂履带组件1、左后摆臂履带组件3、右前摆臂履带组件10和右后摆臂履带组件6组合动作,实现越障;各种动作执行时救援机器人左行走履带组件4中的主动行走轮14和从动行走轮16,右行走履带组件7中的主动行走轮14和从动行走轮16,以及左前摆臂履带组件1、左后摆臂履带组件3、右前摆臂履带组件10和右后摆臂履带组件6组合动作的情况如下:
左拐弯动作:左行走履带组件4中的主动行走轮14和从动行走轮16以及右行走履带组件7中的主动行走轮14和从动行走轮16均接触地面,右行走电机41的转速大于左行走电机18的转速,进行左拐弯行驶;
右拐弯动作:左行走履带组件4中的主动行走轮14和从动行走轮16以及右行走履带组件7中的主动行走轮14和从动行走轮16均接触地面,左行走电机18的转速大于右行走电机41的转速,进行右拐弯行驶;
上斜坡动作:左行走履带组件4中的主动行走轮14和右行走履带组件7中的主动行走轮14均接触地面,同时,左后摆臂履带组件3和右后摆臂履带组件6均支起接触地面,使救援机器人机身水平,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,进行直线行驶;
下斜坡动作:左行走履带组件4中的从动行走轮16和右行走履带组件7中的从动行走轮16接触地面,同时,左前摆臂履带组件1和右前摆臂履带组件10支起接触地面,使救援机器人机身水平,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,进行直线行驶;
上独立台阶动作:首先,左前摆臂履带组件1和右前摆臂履带组件10均接触地面,同时,左行走履带组件4中的从动行走轮16和右行走履带组件7中的从动行走轮16均接触地面,使救援机器人机身倾斜角度逐渐等于台阶倾斜角度,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,开始进行直线行驶爬上台阶;然后,左行走履带组件4中的主动行走轮14和右行走履带组件7中的主动行走轮14均接触地面,同时,左后摆臂履带组件3和右后摆臂履带组件6均支起接触地面,使救援机器人机身水平,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,进行直线行驶爬上台阶;最后,左后摆臂履带组件3和右后摆臂履带组件6放平,左行走履带组件4中的主动行走轮14和从动行走轮16以及右行走履带组件7中的主动行走轮14和从动行走轮16均接触地面,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,进行直线行驶,完成上独立台阶动作;
下独立台阶动作:首先,左行走履带组件4中的从动行走轮16和右行走履带组件7中的从动行走轮16均接触地面,同时,左前摆臂履带组件1和右前摆臂履带组件10均支起接触地面,使救援机器人机身水平,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,进行直线行驶爬下台阶;然后,左行走履带组件4中的主动行走轮14和右行走履带组件7中的主动行走轮14均接触地面,同时,左后摆臂履带组件3和右后摆臂履带组件6均接触地面,使救援机器人机身从倾斜逐渐趋于水平,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,进行直线行驶爬下台阶;最后,左前摆臂履带组件1和右前摆臂履带组件10放平,左行走履带组件4中的主动行走轮14和从动行走轮16以及右行走履带组件7中的主动行走轮14和从动行走轮16均接触地面,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,进行直线行驶,完成下独立台阶动作;
上连续台阶动作:首先,左行走履带组件4中的从动行走轮16和右行走履带组件7中的从动行走轮16均接触地面,同时,左前摆臂履带组件1和右前摆臂履带组件10均支起接触地面,使救援机器人机身与台阶角度面保持平行,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,进行直线行驶爬上台阶;然后,左行走履带组件4中的主动行走轮14和右行走履带组件7中的主动行走轮14接触地面,同时,左后摆臂履带组件3和右后摆臂履带组件6支起接触地面,使救援机器人机身与台阶角度面保持平行,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,进行直线行驶爬上台阶;最后,左后摆臂履带组件3和右后摆臂履带组件6放平,左行走履带组件4中的主动行走轮14和从动行走轮16以及右行走履带组件7中的主动行走轮14和从动行走轮16均接触地面,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,进行直线行驶,完成爬上连续台阶动作;
下连续台阶动作:首先,左行走履带组件4中的从动行走轮16和右行走履带组件7中的从动行走轮16均接触地面,同时,左前摆臂履带组件1和右前摆臂履带组件10均支起接触地面,使救援机器人机身与台阶角度面保持平行,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,进行直线行驶爬下台阶;然后,左行走履带组件4中的主动行走轮14和右行走履带组件7中的主动行走轮14接触地面,同时,左后摆臂履带组件3和右后摆臂履带组件6支起接触地面,使救援机器人机身从倾斜逐渐趋于水平,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,进行直线行驶爬下连续台阶动作;最后,左后摆臂履带组件3和右后摆臂履带组件6放平,左行走履带组件4中的主动行走轮14和从动行走轮16以及右行走履带组件7中的主动行走轮14和从动行走轮16均接触地面,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,进行直线行驶,完成爬下连续台阶动作;
上左侧台阶动作:首先,左前摆臂履带组件1接触地面,同时,左行走履带组件4中的从动行走轮16和右行走履带组件7中的从动行走轮16均接触地面,使救援机器人机身倾斜角度逐渐等于台阶倾斜角度,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,开始进行直线行驶爬上台阶;接着,左行走履带组件4中的主动行走轮14接触地面,同时,右后摆臂履带组件6和左后摆臂履带组件3均支起均接触地面,左前摆臂履带组件1放平,使救援机器人机身从倾斜逐渐趋于水平,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,进行直线行驶;然后,左行走履带组件4中的主动行走轮14接触地面,同时,右前摆臂履带组件10和右后摆臂履带组件6均接触地面,左后摆臂履带组件3放平,使救援机器人机身水平,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,进行直线行驶;最后,左行走履带组件4中的主动行走轮14和从动行走轮16均接触地面,同时,右前摆臂履带组件10支起接触地面,右后摆臂履带组件6放平,使救援机器人机身水平,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,进行直线行驶,完成上台阶动作;
下左侧台阶动作:首先,左行走履带组件4中的主动行走轮14和从动行走轮16均接触地面,同时,右前摆臂履带组件10支起接触地面,使救援机器人机身与地面保持平行,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,开始进行直线行驶爬下台阶;接着,左前摆臂履带组件1和右前摆臂履带组件10均支起接触地面,同时,左行走履带组件4中的从动行走轮16接触地面,使救援机器人机身倾斜角度逐渐等于台阶倾斜角度,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,进行直线行驶爬下台阶;然后,左行走履带组件4中的主动行走轮14和右行走履带组件7中的主动行走轮14均接触地面,同时,左后摆臂履带组件3支起触地面,左前摆臂履带组件1和右前摆臂履带组件10放平,使救援机器人机身从倾斜逐渐趋于水平,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,进行直线行驶爬下台阶;最后,左行走履带组件4中的主动行走轮14和从动行走轮16以及右行走履带组件7中的主动行走轮14和从动行走轮16均接触地面,同时,前摆臂履带组件1、左后摆臂履带组件3、右前摆臂履带组件10和右后摆臂履带组件6均放平,使救援机器人机身水平,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,完成下左侧台阶作。
上右侧台阶动作:首先,右前摆臂履带组件10接触地面,同时,左行走履带组件4中的从动行走轮16和右行走履带组件7中的从动行走轮16均接触地面,使救援机器人机身倾斜角度逐渐等于台阶倾斜角度,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,开始进行直线行驶爬上台阶;接着,右行走履带组件7中的主动行走轮14接触地面,同时,左后摆臂履带组件3和右后摆臂履带组件6支起均接触地面,右前摆臂履带组件10放平,使救援机器人机身从倾斜逐渐趋于水平,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,进行直线行驶;然后,右行走履带组件7中的主动行走轮14接触地面,同时,左前摆臂履带组件1和左后摆臂履带组件3均接触地面,右后摆臂履带组件6放平,使救援机器人机身水平,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,进行直线行驶;最后,右行走履带组件7中的主动行走轮14和从动行走轮16均接触地面,同时,左前摆臂履带组件1支起接触地面,左后摆臂履带组件3放平,使救援机器人机身水平,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,进行直线行驶,完成上台阶动作;
下右侧台阶动作:首先,右行走履带组件7中的主动行走轮14和从动行走轮16均接触地面,同时,左前摆臂履带组件1支起接触地面,使救援机器人机身水平,右行走电机41的转速等于左行走电机18的转速,开始进行直线行驶爬下台阶;接着,左前摆臂履带组件1和右前摆臂履带组件10均支起接触地面,同时,右行走履带组件7中的从动行走轮16接触地面,使救援机器人机身倾斜角度逐渐等于台阶倾斜角度,右行走电机41的转速等于左行走电机18的转速,进行直线行驶爬下台阶;然后,右行走履带组件7中的主动行走轮14和左行走履带组件4中的主动行走轮14均接触地面,同时,右后摆臂履带组件3支起触地面,右前摆臂履带组件10和左前摆臂履带组件1放平,使救援机器人机身从倾斜逐渐趋于水平,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,进行直线行驶爬下台阶;最后,左行走履带组件4中的主动行走轮14和从动行走轮16以及右行走履带组件7中的主动行走轮14和从动行走轮16均接触地面,同时,前摆臂履带组件1、左后摆臂履带组件3、右前摆臂履带组件10和右后摆臂履带组件6均放平,使救援机器人机身水平,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,完成下右侧台阶作。
越过凸台动作:首先,左前摆臂履带组件1、左后摆臂履带组件3、右前摆臂履带组件10和右后摆臂履带组件6均支起接触地面,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,进行直线行驶越过凸台;然后,左前摆臂履带组件1、左后摆臂履带组件3、右前摆臂履带组件10和右后摆臂履带组件6放平,左行走履带组件4中的主动行走轮14和从动行走轮16以及右行走履带组件7中的主动行走轮14和从动行走轮16均接触地面,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,进行直线行驶;
越过沟壑动作:首先,左行走履带组件4中的从动行走轮16和右行走履带组件7中的从动行走轮16均接触地面,同时,左前摆臂履带组件1和右前摆臂履带组件10均支起接触地面,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,进行直线行驶越过沟壑;然后,左前摆臂履带组件1、左后摆臂履带组件3、右前摆臂履带组件10和右后摆臂履带组件6均支起接触地面,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,进行直线行驶越过沟壑;最后,左行走履带组件4中的主动行走轮14和右行走履带组件7中的主动行走轮14均接触地面,同时,左后摆臂履带组件3和右后摆臂履带组件6均支起接触地面,左行走电机18的转速等于右行走电机41的转速,进行直线行驶越过沟壑。
本实施例中,如图12所示,所述环境信息传感器27包括温度传感器27-1、氧气传感器27-2、甲烷传感器27-3和一氧化碳传感器27-4。
本实施例中,所述左前摆臂履带组件1、右前摆臂履带组件10、左后摆臂履带组件3和右后摆臂履带组件6的结构相同且均包括摆臂轴31、摆臂支架32以及转动连接在摆臂支架32前端的摆臂前轮33和转动连接在摆臂支架32后端的摆臂驱动轮34,所述摆臂轴31通过花键与摆臂支架32连接,所述摆臂支架32的中部转动连接有上下相对设置的摆臂上支撑轮35和摆臂下支撑轮36,所述摆臂前轮33的直径小于摆臂驱动轮34的直径,所述摆臂前轮33、摆臂上支撑轮35、摆臂驱动轮34和摆臂下支撑轮36上跨接有摆臂橡胶履带37,所述摆臂轴31上通过轴承38转动连接有摆臂套筒轴39,所述摆臂驱动轮34固定连接在摆臂套筒轴39上。
本实施例中,如图5和图6所示,所述左行走履带组件4和右行走履带组件7还包括跨接在所述主动行走轮14和所述从动行走轮16上的行走橡胶履带40,所述右行走履带组件7中的主动行走轮14固定连接在右前摆臂履带组件10中的摆臂套筒轴39上,所述右行走履带组件7中的从动行走轮16固定连接在右后摆臂履带组件6中的摆臂套筒轴39上,所述左行走履带组件4中的主动行走轮14固定连接在左前摆臂履带组件1中的摆臂套筒轴39上,所述左行走履带组件4中的从动行走轮16固定连接在左后摆臂履带组件3中的摆臂套筒轴39上。
具体实施时,如图2、图3和图4所示,所述六履带四摆臂救援机器人还包括下箱腔体17、上箱腔体8、传感器腔体9、三个齿轮腔体和两个支撑轮腔体,所述上箱腔体8设置在下箱腔体17的上部,所述传感器腔体9设置在上箱腔体8的上部前侧,三个所述齿轮腔体分别为前齿轮腔体63、左后齿轮腔体64和右后齿轮腔体65,所述前齿轮腔体63设置在下箱腔体17的前侧,所述左后齿轮腔体64设置在下箱腔体17的后方左侧,所述右后齿轮腔体65设置在下箱腔体17的后方右侧,两个所述支撑轮腔体分别为左支撑轮腔体2和右支撑轮腔体60,所述左支撑轮腔体2设置在下箱腔体17的左侧,所述右支撑轮腔体60设置在下箱腔体17的右侧;所述左行走履带组件4设置在左支撑轮腔体2上,所述右行走履带组件7设置在右支撑轮腔体60上,所述左前摆臂履带组件1设置在左支撑轮腔体2前侧,所述左后摆臂履带组件3设置在左支撑轮腔体2后侧,所述右前摆臂履带组件10设置在右支撑轮腔体60前侧,所述右后摆臂履带组件6设置在右支撑轮腔体60后侧;所述左行走电机18、右行走电机41、左前摆臂电机19、左后摆臂电机58、右前摆臂电机56和右后摆臂电机57均设置在下箱腔体17内,所述超声波传感器59设置在下箱腔体17的外部前侧;所述控制计算机23、电机驱动器组22和三维数字罗盘20均设置在上箱腔体8内,所述上箱腔体8内还设置有电池21和与电池21的输出端连接的变压器24,所述无线通信模块26上接有伸出上箱腔体8外部的天线5;所述环境信息传感器27、双目视觉传感器28和激光雷达传感器29均设置在传感器腔体9内,所述传感器腔体9内还设置有照明灯30;所述左红外传感器62设置在左支撑轮腔体外部,所述右红外传感器61设置在右支撑轮腔体60外部;
具体实施时,如图2、图3和图4所示,所述前齿轮腔体63内设置有用于将左前摆臂电机19的动力传递给左前摆臂履带组件1的左前摆臂齿轮传动组件、用于将右前摆臂电机56的动力传递给右前摆臂履带组件10的右前摆臂齿轮传动组件、用于将左行走电机18的动力传递给左行走履带组件4的左行走齿轮传动组件和用于将右行走电机41的动力传递给右行走履带组件7的右行走齿轮传动组件;所述左后齿轮腔体64内设置有用于将左后摆臂电机58的动力传递给左后摆臂履带组件3的左后摆臂齿轮传动组件,所述右后齿轮腔体65内设置有用于将右后摆臂电机58的动力传递给右后摆臂履带组件3的右后摆臂齿轮传动组件;所述左前摆臂齿轮传动组件、右前摆臂齿轮传动组件、左后摆臂齿轮传动组件和右后摆臂齿轮传动组件的结构相同且均包括摆臂电机锥齿轮11和与摆臂电机锥齿轮11啮合的摆臂轴锥齿轮12,所述摆臂电机锥齿轮11固定连接在左前摆臂电机19、右前摆臂电机56、左后摆臂电机58或右后摆臂电机57的输出轴上,所述摆臂轴锥齿轮12与摆臂轴31固定连接。
具体实施时,所述左支撑轮腔体2内设置有左减震支架49和安装在左减震支架49上的左减震支撑轮组件,所述右支撑轮腔体60内设置有右减震支架42和安装在右减震支架42上的右减震支撑轮组件;如图3和图4所示,所述左行走齿轮传动组件和右行走齿轮传动组件的结构相同且均包括行走电机锥齿轮13和与行走电机锥齿轮13啮合的行走轮锥齿轮15,所述行走电机锥齿轮13固定连接在左行走电机18或右行走电机41的输出轴上,所述行走轮锥齿轮15与摆臂套筒轴39固定连接。
具体实施时,如图8和图9所示,所述左减震支撑轮组件包括三个左减震支撑轮组55,每个所述左减震支撑轮组55均包括与左减震支架49固定连接的左减震轮固定板50和与左减震轮固定板50通过左减震轮旋转轴51转动连接的左减震轮连接板52,所述左减震轮连接板52的两端各转动连接有一个左减震轮53,三个所述左减震支撑轮组55中的其中两个设置在左减震支架49的下部,三个所述左减震支撑轮组55中的另外一个设置在左减震支架49的上部,所述左减震支架49上固定连接有罩住三个左减震支撑轮组55的左减震护板54。
具体实施时,如图10和图11所示,所述右减震支撑轮组件包括三个右减震支撑轮组48,每个所述右减震支撑轮组48均包括与右减震支架42固定连接的右减震轮固定板43和与右减震轮固定板43通过右减震轮旋转轴44转动连接的右减震轮连接板45,所述右减震轮连接板45的两端各转动连接有一个右减震轮46,三个所述右减震支撑轮组48中的其中两个设置在右减震支架42的下部,三个所述右减震支撑轮组48中的另外一个设置在右减震支架42的上部,所述右减震支架42上固定连接有罩住三个右减震支撑轮组48的右减震护板47。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (6)
1.一种六履带四摆臂救援机器人的自主越障避障行走控制方法,所述六履带四摆臂救援机器人包括机器人控制系统、两个行走履带组件和四个摆臂履带组件,两个行走履带组件包括左行走履带组件(4)和右行走履带组件(7),所述左行走履带组件(4)和右行走履带组件(7)的结构相同且均包括位于救援机器人前端的主动行走轮(14)和位于救援机器人后端的从动行走轮(16),四个摆臂履带组件包括左前摆臂履带组件(1)、左后摆臂履带组件(3)、右前摆臂履带组件(10)和右后摆臂履带组件(6);所述机器人控制系统包括驱动电机组、控制计算机(23)和与控制计算机(23)相接且用于与远程监控计算机(25)进行无线连接并通信的无线通信模块(26),所述驱动电机组包括用于驱动左行走履带组件(4)的左行走电机(18)和用于驱动右行走履带组件(7)的右行走电机(41),以及用于驱动左前摆臂履带组件(1)的左前摆臂电机(19)、用于驱动左后摆臂履带组件(3)的左后摆臂电机(58)、用于驱动右前摆臂履带组件(10)的右前摆臂电机(56)和用于驱动右后摆臂履带组件(6)的右后摆臂电机(57);所述控制计算机(23)的输入端接有环境信息传感器(27)、双目视觉传感器(28)、激光雷达传感器(29)、三维数字罗盘(20)、用于对救援机器人左侧的障碍物进行检测的左红外传感器(62)、用于对救援机器人右侧的障碍物进行检测的右红外传感器(61)、用于对救援机器人前方的障碍物进行检测的超声波传感器(59),所述控制计算机(23)的输出端接有电机驱动器组(22),所述电机驱动器组(22)包括左行走电机驱动器(22-2)、右行走电机驱动器(22-1)、左前摆臂电机驱动器(22-5)、左后摆臂电机驱动器(22-6)、右前摆臂电机驱动器(22-3)和右后摆臂电机驱动器(22-4),所述左行走电机(18)与左行走电机驱动器(22-2)的输出端连接,所述右行走电机(41)与右行走电机驱动器(22-1)的输出端连接,所述左前摆臂电机(19)与左前摆臂电机驱动器(22-5)的输出端连接,所述左后摆臂电机(58)与左后摆臂电机驱动器(22-6)的输出端连接,所述右前摆臂电机(56)与右前摆臂电机驱动器(22-3)的输出端连接,所述右后摆臂电机(57)与右后摆臂电机驱动器(22-4)的输出端连接;其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一、数据采集及传输:环境信息传感器(27)对救援机器人所处环境信息进行检测并将检测到的信号传输给控制计算机(23),双目视觉传感器(28)对救援机器人前方的道路环境图像进行检测并将检测到的信号传输给控制计算机(23),激光雷达传感器(29)对救援机器人与前方障碍物的距离进行检测并将检测到的信号传输给控制计算机(23),左红外传感器(62)对救援机器人左侧的障碍物进行检测并将检测到的信号传输给控制计算机(23),右红外传感器(61)对救援机器人右侧的障碍物进行检测并将检测到的信号传输给控制计算机(23),超声波传感器(59)用于对救援机器人前方的障碍物进行检测并将检测到的信号传输给控制计算机(23),三维数字罗盘(20)对救援机器人的姿态进行检测并将检测到的信号传输给控制计算机(23);控制计算机(23)将其接收到的环境信息传感器(27)输出的环境信息、双目视觉传感器(28)输出的救援机器人前方的道路环境图像和三维数字罗盘(20)输出的救援机器人的姿态信号通过无线通信模块(26)传输给远程监控计算机(25);
步骤二、数据分析处理,具体过程为:
步骤201、控制计算机(23)对其接收到的超声波传感器(59)输出的信号进行分析处理,判断出救援机器人行走环境中的前方是否有障碍物,并对其接收到的激光雷达传感器(29)输出的信号进行分析处理,判断出救援机器人与前方障碍物的距离;
步骤202、控制计算机(23)对其接收到的左红外传感器(62)输出的信号进行分析处理,判断出救援机器人行走环境中的左侧是否有障碍物;
步骤203、控制计算机(23)对其接收到的右红外传感器(61)输出的信号进行分析处理,判断出救援机器人行走环境中的右侧是否有障碍物;
步骤三、机器人运动控制:远程操控人员查看显示在远程监控计算机(25)上的救援机器人前方的道路环境图像,当救援机器人前方的道路为平坦的直路时,不发出对救援机器人的控制信号,救援机器人进行自主行走;当救援机器人前方的道路出现拐弯、斜坡、独立台阶、连续台阶、单侧台阶、凸台或沟壑的障碍物时,远程操控人员操作远程监控计算机(25),发出对救援机器人的控制信号,对救援机器人进行远程遥控;
其中,救援机器人自主行走的过程为:控制计算机(23)根据步骤二中的数据分析处理结果,判断出救援机器人行走环境中的障碍物方位,根据障碍物方位输出对左行走电机(18)和右行走电机(41)的控制信号,控制救援机器人行走;
其中,对救援机器人进行远程遥控的过程为:远程操控人员根据救援机器人前方道路障碍物的类型,操作显示在远程监控计算机(25)上的上位机界面中的遥控按钮,发出对救援机器人的控制信号,控制信号通过无线通信模块(26)传输给控制计算机(23),控制计算机(23)接收到控制信号后,从预先存储在控制计算机(23)中的越障动作规划集中调取相应的越障动作,输出对左行走电机(18)、右行走电机(41)、左前摆臂电机(19)、左后摆臂电机(58)、右前摆臂电机(56)和右后摆臂电机(57)的控制信号,控制救援机器人越障,越障后,控制计算机(23)继续按照救援机器人自主行走的控制方式控制救援机器人行走。
2.按照权利要求1所述的六履带四摆臂救援机器人的自主越障避障行走控制方法,其特征在于:步骤三中所述控制计算机(23)根据步骤二中的数据分析处理结果,判断出救援机器人行走环境中的障碍物方位,根据障碍物方位输出对左行走电机(18)和右行走电机(41)的控制信号,控制救援机器人行走的具体过程为:
当救援机器人行走环境中前方有障碍物、右侧有障碍物或前方与右侧均有障碍物时,所述控制计算机(23)通过左行走电机驱动器(22-2)驱动左行走电机(18),并通过右行走电机驱动器(22-1)驱动右行走电机(41),先使右行走电机(41)的转速大于左行走电机(18)的转速,进行左拐弯行驶,再使左行走电机(18)的转速大于右行走电机(41)的转速,进行右拐弯行驶,使行驶路线呈半圆弧,绕过前方障碍物,最后再使左行走电机(18)和右行走电机(41)的转速相等,进行直线行驶;
当救援机器人行走环境中左侧有障碍物或前方与左侧均有障碍物时,所述控制计算机(23)通过左行走电机驱动器(22-2)驱动左行走电机(18),并通过右行走电机驱动器(22-1)驱动右行走电机(41),先使左行走电机(18)的转速大于右行走电机(41)的转速,进行右拐弯行驶,再使右行走电机(41)的转速大于左行走电机(18)的转速,进行左拐弯行驶,使行驶路线呈半圆弧,绕过左侧障碍物,最后再使左行走电机(18)和右行走电机(41)的转速相等,进行直线行驶;
当救援机器人行走环境中左侧与右侧均有障碍物时,所述控制计算机(23)通过左行走电机驱动器(22-2)驱动左行走电机(18),并通过右行走电机驱动器(22-1)驱动右行走电机(41),使左行走电机(18)和右行走电机(41)的转速相等,进行直线行驶;
当救援机器人行走环境中前方、左侧与右侧均有障碍物时,所述控制计算机(23)先通过左前摆臂电机驱动器(22-5)驱动左前摆臂电机(19),通过左后摆臂电机驱动器(22-6)驱动左后摆臂电机(58),通过右前摆臂电机驱动器(22-3)驱动右前摆臂电机(56),并通过右后摆臂电机驱动器(22-4)驱动右后摆臂电机(57),使救援机器人的左前摆臂履带组件(1)、左后摆臂履带组件(3)、右前摆臂履带组件(10)和右后摆臂履带组件(6)均转动,竖直支撑在地面上,所述控制计算机(23)再通过左行走电机驱动器(22-2)驱动左行走电机(18),并通过右行走电机驱动器(22-1)驱动右行走电机(41),使左行走电机(18)和右行走电机(41)的转速相等,进行直线行驶,越过障碍物,最后再使救援机器人的左前摆臂履带组件(1)、左后摆臂履带组件(3)、右前摆臂履带组件(10)和右后摆臂履带组件(6)放平,使左行走电机(18)和右行走电机(41)的转速相等,进行直线行驶。
3.按照权利要求1所述的六履带四摆臂救援机器人的自主越障避障行走控制方法,其特征在于:步骤三中所述显示在远程监控计算机(25)上的上位机界面中的遥控按钮包括左拐弯按钮、右拐弯按钮、上斜坡按钮、下斜坡按钮、上独立台阶按钮、下独立台阶按钮、上连续台阶按钮、下连续台阶按钮、上左侧台阶按钮、下左侧台阶按钮、上右侧台阶按钮、下右侧台阶按钮、越过凸台按钮和越过沟壑按钮,步骤三中所述预先存储在控制计算机(23)中的越障动作规划集包括左拐弯动作、右拐弯动作、上斜坡动作、下斜坡动作、上独立台阶动作、下独立台阶动作、上连续台阶动作、下连续台阶动作、上左侧台阶动作、下左侧台阶动作、上右侧台阶动作、下右侧台阶动作、越过凸台动作和越过沟壑动作,各种动作执行时,控制计算机(23)均通过左行走电机驱动器(22-2)驱动左行走电机(18),通过右行走电机驱动器(22-1)驱动右行走电机(41),通过左前摆臂电机驱动器(22-5)驱动左前摆臂电机(19),通过左后摆臂电机驱动器(22-6)驱动左后摆臂电机(58),通过右前摆臂电机驱动器(22-3)驱动右前摆臂电机(56),并通过右后摆臂电机驱动器(22-4)驱动右后摆臂电机(57),使救援机器人左行走履带组件(4)中的主动行走轮(14)和从动行走轮(16),右行走履带组件(7)中的主动行走轮(14)和从动行走轮(16),以及左前摆臂履带组件(1)、左后摆臂履带组件(3)、右前摆臂履带组件(10)和右后摆臂履带组件(6)组合动作,实现越障;各种动作执行时救援机器人左行走履带组件(4)中的主动行走轮(14)和从动行走轮(16),右行走履带组件(7)中的主动行走轮(14)和从动行走轮(16),以及左前摆臂履带组件(1)、左后摆臂履带组件(3)、右前摆臂履带组件(10)和右后摆臂履带组件(6)组合动作的情况如下:
左拐弯动作:左行走履带组件(4)中的主动行走轮(14)和从动行走轮(16)以及右行走履带组件(7)中的主动行走轮(14)和从动行走轮(16)均接触地面,右行走电机(41)的转速大于左行走电机(18)的转速,进行左拐弯行驶;
右拐弯动作:左行走履带组件(4)中的主动行走轮(14)和从动行走轮(16)以及右行走履带组件(7)中的主动行走轮(14)和从动行走轮(16)均接触地面,左行走电机(18)的转速大于右行走电机(41)的转速,进行右拐弯行驶;
上斜坡动作:左行走履带组件(4)中的主动行走轮(14)和右行走履带组件(7)中的主动行走轮(14)均接触地面,同时,左后摆臂履带组件(3)和右后摆臂履带组件(6)均支起接触地面,使救援机器人机身水平,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,进行直线行驶;
下斜坡动作:左行走履带组件(4)中的从动行走轮(16)和右行走履带组件(7)中的从动行走轮(16)接触地面,同时,左前摆臂履带组件(1)和右前摆臂履带组件(10)支起接触地面,使救援机器人机身水平,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,进行直线行驶;
上独立台阶动作:首先,左前摆臂履带组件(1)和右前摆臂履带组件(10)均接触地面,同时,左行走履带组件(4)中的从动行走轮(16)和右行走履带组件(7)中的从动行走轮(16)均接触地面,使救援机器人机身倾斜角度逐渐等于台阶倾斜角度,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,开始进行直线行驶爬上台阶;然后,左行走履带组件(4)中的主动行走轮(14)和右行走履带组件(7)中的主动行走轮(14)均接触地面,同时,左后摆臂履带组件(3)和右后摆臂履带组件(6)均支起接触地面,使救援机器人机身水平,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,进行直线行驶爬上台阶;最后,左后摆臂履带组件(3)和右后摆臂履带组件(6)放平,左行走履带组件(4)中的主动行走轮(14)和从动行走轮(16)以及右行走履带组件(7)中的主动行走轮(14)和从动行走轮(16)均接触地面,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,进行直线行驶,完成上独立台阶动作;
下独立台阶动作:首先,左行走履带组件(4)中的从动行走轮(16)和右行走履带组件(7)中的从动行走轮(16)均接触地面,同时,左前摆臂履带组件(1)和右前摆臂履带组件(10)均支起接触地面,使救援机器人机身水平,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,进行直线行驶爬下台阶;然后,左行走履带组件(4)中的主动行走轮(14)和右行走履带组件(7)中的主动行走轮(14)均接触地面,同时,左后摆臂履带组件(3)和右后摆臂履带组件(6)均接触地面,使救援机器人机身从倾斜逐渐趋于水平,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,进行直线行驶爬下台阶;最后,左前摆臂履带组件(1)和右前摆臂履带组件(10)放平,左行走履带组件(4)中的主动行走轮(14)和从动行走轮(16)以及右行走履带组件(7)中的主动行走轮(14)和从动行走轮(16)均接触地面,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,进行直线行驶,完成下独立台阶动作;
上连续台阶动作:首先,左行走履带组件(4)中的从动行走轮(16)和右行走履带组件(7)中的从动行走轮(16)均接触地面,同时,左前摆臂履带组件(1)和右前摆臂履带组件(10)均支起接触地面,使救援机器人机身与台阶角度面保持平行,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,进行直线行驶爬上台阶;然后,左行走履带组件(4)中的主动行走轮(14)和右行走履带组件(7)中的主动行走轮(14)接触地面,同时,左后摆臂履带组件(3)和右后摆臂履带组件(6)支起接触地面,使救援机器人机身与台阶角度面保持平行,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,进行直线行驶爬上台阶;最后,左后摆臂履带组件(3)和右后摆臂履带组件(6)放平,左行走履带组件(4)中的主动行走轮(14)和从动行走轮(16)以及右行走履带组件(7)中的主动行走轮(14)和从动行走轮(16)均接触地面,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,进行直线行驶,完成爬上连续台阶动作;
下连续台阶动作:首先,左行走履带组件(4)中的从动行走轮(16)和右行走履带组件(7)中的从动行走轮(16)均接触地面,同时,左前摆臂履带组件(1)和右前摆臂履带组件(10)均支起接触地面,使救援机器人机身与台阶角度面保持平行,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,进行直线行驶爬下台阶;然后,左行走履带组件(4)中的主动行走轮(14)和右行走履带组件(7)中的主动行走轮(14)接触地面,同时,左后摆臂履带组件(3)和右后摆臂履带组件(6)支起接触地面,使救援机器人机身从倾斜逐渐趋于水平,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,进行直线行驶爬下连续台阶动作;最后,左后摆臂履带组件(3)和右后摆臂履带组件(6)放平,左行走履带组件(4)中的主动行走轮(14)和从动行走轮(16)以及右行走履带组件(7)中的主动行走轮(14)和从动行走轮(16)均接触地面,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,进行直线行驶,完成爬下连续台阶动作;
上左侧台阶动作:首先,左前摆臂履带组件(1)接触地面,同时,左行走履带组件(4)中的从动行走轮(16)和右行走履带组件(7)中的从动行走轮(16)均接触地面,使救援机器人机身倾斜角度逐渐等于台阶倾斜角度,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,开始进行直线行驶爬上台阶;接着,左行走履带组件(4)中的主动行走轮(14)接触地面,同时,右后摆臂履带组件(6)和左后摆臂履带组件(3)均支起接触地面,左前摆臂履带组件(1)放平,使救援机器人机身从倾斜逐渐趋于水平,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,进行直线行驶;然后,左行走履带组件(4)中的主动行走轮(14)接触地面,同时,右前摆臂履带组件(10)和右后摆臂履带组件(6)均接触地面,左后摆臂履带组件(3)放平,使救援机器人机身水平,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,进行直线行驶;最后,左行走履带组件(4)中的主动行走轮(14)和从动行走轮(16)均接触地面,同时,右前摆臂履带组件(10)支起接触地面,右后摆臂履带组件(6)放平,使救援机器人机身水平,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,进行直线行驶,完成上台阶动作;
下左侧台阶动作:首先,左行走履带组件(4)中的主动行走轮(14)和从动行走轮(16)均接触地面,同时,右前摆臂履带组件(10)支起接触地面,使救援机器人机身与地面保持平行,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,开始进行直线行驶爬下台阶;接着,左前摆臂履带组件(1)和右前摆臂履带组件(10)均支起接触地面,同时,左行走履带组件(4)中的从动行走轮(16)接触地面,使救援机器人机身倾斜角度逐渐等于台阶倾斜角度,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,进行直线行驶爬下台阶;然后,左行走履带组件(4)中的主动行走轮(14)和右行走履带组件(7)中的主动行走轮(14)均接触地面,同时,左后摆臂履带组件(3)支起触地面,左前摆臂履带组件(1)和右前摆臂履带组件(10)放平,使救援机器人机身从倾斜逐渐趋于水平,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,进行直线行驶爬下台阶;最后,左行走履带组件(4)中的主动行走轮(14)和从动行走轮(16)以及右行走履带组件(7)中的主动行走轮(14)和从动行走轮(16)均接触地面,同时,左前摆臂履带组件(1)、左后摆臂履带组件(3)、右前摆臂履带组件(10)和右后摆臂履带组件(6)均放平,使救援机器人机身水平,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,完成下左侧台阶动作;
上右侧台阶动作:首先,右前摆臂履带组件(10)接触地面,同时,左行走履带组件(4)中的从动行走轮(16)和右行走履带组件(7)中的从动行走轮(16)均接触地面,使救援机器人机身倾斜角度逐渐等于台阶倾斜角度,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,开始进行直线行驶爬上台阶;接着,右行走履带组件(7)中的主动行走轮(14)接触地面,同时,左后摆臂履带组件(3)和右后摆臂履带组件(6)支起均接触地面,右前摆臂履带组件(10)放平,使救援机器人机身从倾斜逐渐趋于水平,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,进行直线行驶;然后,右行走履带组件(7)中的主动行走轮(14)接触地面,同时,左前摆臂履带组件(1)和左后摆臂履带组件(3)均接触地面,右后摆臂履带组件(6)放平,使救援机器人机身水平,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,进行直线行驶;最后,右行走履带组件(7)中的主动行走轮(14)和从动行走轮(16)均接触地面,同时,左前摆臂履带组件(1)支起接触地面,左后摆臂履带组件(3)放平,使救援机器人机身水平,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,进行直线行驶,完成上台阶动作;
下右侧台阶动作:首先,右行走履带组件(7)中的主动行走轮(14)和从动行走轮(16)均接触地面,同时,左前摆臂履带组件(1)支起接触地面,使救援机器人机身水平,右行走电机(41)的转速等于左行走电机(18)的转速,开始进行直线行驶爬下台阶;接着,左前摆臂履带组件(1)和右前摆臂履带组件(10)均支起接触地面,同时,右行走履带组件(7)中的从动行走轮(16)接触地面,使救援机器人机身倾斜角度逐渐等于台阶倾斜角度,右行走电机(41)的转速等于左行走电机(18)的转速,进行直线行驶爬下台阶;然后,右行走履带组件(7)中的主动行走轮(14)和左行走履带组件(4)中的主动行走轮(14)均接触地面,同时,右后摆臂履带组件(3)支起触地面,右前摆臂履带组件(10)和左前摆臂履带组件(1)放平,使救援机器人机身从倾斜逐渐趋于水平,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,进行直线行驶爬下台阶;最后,左行走履带组件(4)中的主动行走轮(14)和从动行走轮(16)以及右行走履带组件(7)中的主动行走轮(14)和从动行走轮(16)均接触地面,同时,左前摆臂履带组件(1)、左后摆臂履带组件(3)、右前摆臂履带组件(10)和右后摆臂履带组件(6)均放平,使救援机器人机身水平,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,完成下右侧台阶动作;
越过凸台动作:首先,左前摆臂履带组件(1)、左后摆臂履带组件(3)、右前摆臂履带组件(10)和右后摆臂履带组件(6)均支起接触地面,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,进行直线行驶越过凸台;然后,左前摆臂履带组件(1)、左后摆臂履带组件(3)、右前摆臂履带组件(10)和右后摆臂履带组件(6)放平,左行走履带组件(4)中的主动行走轮(14)和从动行走轮(16)以及右行走履带组件(7)中的主动行走轮(14)和从动行走轮(16)均接触地面,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,进行直线行驶;
越过沟壑动作:首先,左行走履带组件(4)中的从动行走轮(16)和右行走履带组件(7)中的从动行走轮(16)均接触地面,同时,左前摆臂履带组件(1)和右前摆臂履带组件(10)均支起接触地面,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,进行直线行驶越过沟壑;然后,左前摆臂履带组件(1)、左后摆臂履带组件(3)、右前摆臂履带组件(10)和右后摆臂履带组件(6)均支起接触地面,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,进行直线行驶越过沟壑;最后,左行走履带组件(4)中的主动行走轮(14)和右行走履带组件(7)中的主动行走轮(14)均接触地面,同时,左后摆臂履带组件(3)和右后摆臂履带组件(6)均支起接触地面,左行走电机(18)的转速等于右行走电机(41)的转速,进行直线行驶越过沟壑。
4.按照权利要求1所述的六履带四摆臂救援机器人的自主越障避障行走控制方法,其特征在于:所述环境信息传感器(27)包括温度传感器(27-1)、氧气传感器(27-2)、甲烷传感器(27-3)和一氧化碳传感器(27-4)。
5.按照权利要求1所述的六履带四摆臂救援机器人的自主越障避障行走控制方法,其特征在于:所述左前摆臂履带组件(1)、右前摆臂履带组件(10)、左后摆臂履带组件(3)和右后摆臂履带组件(6)的结构相同且均包括摆臂轴(31)、摆臂支架(32)以及转动连接在摆臂支架(32)前端的摆臂前轮(33)和转动连接在摆臂支架(32)后端的摆臂驱动轮(34),所述摆臂轴(31)通过花键与摆臂支架(32)连接,所述摆臂支架(32)的中部转动连接有上下相对设置的摆臂上支撑轮(35)和摆臂下支撑轮(36),所述摆臂前轮(33)的直径小于摆臂驱动轮(34)的直径,所述摆臂前轮(33)、摆臂上支撑轮(35)、摆臂驱动轮(34)和摆臂下支撑轮(36)上跨接有摆臂橡胶履带(37),所述摆臂轴(31)上通过轴承(38)转动连接有摆臂套筒轴(39),所述摆臂驱动轮(34)固定连接在摆臂套筒轴(39)上。
6.按照权利要求5所述的六履带四摆臂救援机器人的自主越障避障行走控制方法,其特征在于:所述左行走履带组件(4)和右行走履带组件(7)还包括跨接在所述主动行走轮(14)和所述从动行走轮(16)上的行走橡胶履带(40),所述右行走履带组件(7)中的主动行走轮(14)固定连接在右前摆臂履带组件(10)中的摆臂套筒轴(39)上,所述右行走履带组件(7)中的从动行走轮(16)固定连接在右后摆臂履带组件(6)中的摆臂套筒轴(39)上,所述左行走履带组件(4)中的主动行走轮(14)固定连接在左前摆臂履带组件(1)中的摆臂套筒轴(39)上,所述左行走履带组件(4)中的从动行走轮(16)固定连接在左后摆臂履带组件(3)中的摆臂套筒轴(39)上。
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