CN106840724A - 一种平面双足机器人运动测试平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种平面双足机器人运动测试平台，包括跑步机、支架、行走约束装置、奔跑约束装置。支架上具有激光位移传感器，用于测量约束装置的位置，为控制跑步机的速度提供参考。行走约束装置使用时，连接圆筒可以有效地减少双足实验时的晃动，第一滑块与导轨的配合有效地减少了摩擦力的影响后侧的平衡重物可以用于平衡前部机构给机器人带来的额外作用力。当平面双足机器人进行奔跑实验时，机器人与身体连接座固定，与旋转支撑杆之间可旋转。当使用限制夹板，机器人与旋转支撑杆之间的旋转自由度会被限制。当使用限位套时，第二滑块的自由度被限制。由此，机器人可以实现一维竖直跳跃实验、限制旋转的平面实验和完全的二维平面实验。

Description

一种平面双足机器人运动测试平台
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种平面双足机器人运动测试平台。
背景技术
近些年来，机器人技术得到了迅速的发展，各种各样的机器人源源不断地涌现出来。机器人的移动主要有三种方式，一种是轮式或履带式，另一种是步行式或者爬行式，第三种是弹跳式。对于腿式机器人而言，如何实现机器人的快速跳跃和跑步运动已经成为机器人技术领域的研究热点。为研究二维步行与奔跑的运动特性，需要开发平面双足机器人，并为其开发运动测试实验平台。与三维运动机器人和单腿机器人相比，平面双足机器人的测试平台要求较高，需要很好得约束机器人在平面内运动。在这过程中，需要在机器人平面运动时提供足够且持续的作用力，减少因环境改变而带来的干扰。
平面双足机器人是腿式机器人中从单腿机器人到三维运动机器人的过渡环节。通过开发平面双足机器人运动测试平台，我们为平面双足机器人运动平台提供合适的测试环境，减少干扰。
申请公布号为CN 105652896 A的专利文献提供的运动实验转台能够实现足式机器人的运动实验，但是这种试验台比较合适用于单腿机器人实验，不适合用于平面双足机器人的运动实验。因为平面双足机器人需要更持续稳固的约束。
申请公布号为CN 102156054 B的专利文献提供的试验装置可以实现对全地形的模拟和连续行走测试，但是其针对的主要是三维足式机器人，对于平面双足机器人运动测试缺乏足够的约束，同时缺乏自动调速装置，不够便利。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种平面双足机器人运动测试平台。解决了现有技术约束不足，无法自动调速的问题。
本发明采取的技术方案如下：一种平面双足机器人运动测试平台，其特征在于，包括支架、行走约束装置、奔跑约束装置、跑步机；
所述支架布置在跑步机的上方，支架上具有上导轨和下导轨，支架上安装有激光位移传感器；
所述行走约束装置滑动设置在下导轨上，所述奔跑约束装置设置在上导轨和下导轨之间；
所述行走约束装置包括第一滑块、横杆支座、横杆盖板、横杆、第一反光板、平衡重物、锁扣套、重物平衡板、弧形板、连接板、连接圆筒、旋转轴承座、螺母套、支撑杆；所述横杆上支承一对旋转轴承座，一对旋转轴承座之间通过连接圆筒固定连接，连接圆筒的两侧均固定连接重物平衡板和弧形板；两个弧形板之间通过连接板固定连接，支撑杆穿设在两个重物平衡板上，平衡重物设置在支撑杆上；
横杆的两端均设置在横杆支座上，并通过横杆盖板将横杆固定在横杆支座上，其中一个横杆支座上安装有第一反光板，横杆支座固定在第一滑块上，第一滑块设置在下导轨上；
所述奔跑约束装置包括两根竖直杆支座、竖直杆、滑套、Y型连接件、第二反光板、身体连接座、旋转支撑杆、限位夹板、限位套、第二滑块，所述竖直杆的上下两端均固定连接有竖直杆支座，竖直杆支座上安装有第二滑块，竖直杆支座上滑动套设滑套，旋转支撑杆的左右两端均固定连接Y型连接件，两根竖直杆上的滑套通过旋转支撑杆上的Y型连接件相连接，旋转支撑杆上套设有身体连接座，旋转支撑杆上还固定连接有限位夹板；两个竖直杆上端的第二滑块滑动设置在上导轨上，两个竖直杆下端的第二滑块滑动设置在下导轨上；第二反光板固定在竖直杆下端的竖直杆支座上。
进一步的，所述支架上悬吊有安全绳。
进一步的，所述重物平衡板上开有一排等间距的通孔，支撑杆穿设在两个重物平衡板的通孔上。
进一步的，所述支撑杆上还设置有锁扣套，锁扣套抵住平衡重物。
进一步的，所述横杆上旋接有螺母，螺母抵住旋转轴承座的外端面。
进一步的，所述第二反光板与第一反光板位于同一侧。
本发明的有益效果是：平面双足机器人可借助行走约束装置实验小摩擦力的行走实验，连接圆筒可以有效地减少双足实验时的晃动，滑块与导轨的配合有效地减少了摩擦力的影响。平面双足机器人可借助奔跑约束装置来开展一维、有限制的平面和完全二维平面下的奔跑实验。支架上的激光传感器可以有限地采集位置信号，控制跑步机速度，保证机器人实验条件。
附图说明
图1是本发明一种平面双足机器人运动测试平台的结构示意图。
图2是本发明一种平面双足机器人运动测试平台的主视图；
图3是本发明的行走约束装置的结构示意图；
图4是本发明的奔跑约束装置的结构示意图；
图中：支架1、上导轨101、下导轨102、激光位移传感器103、行走约束装置2、第一滑块201、横杆支座202、横杆盖板203、横杆204、第一反光板205、平衡重物206、锁扣套207、重物平衡板208、弧形板209、连接板210、连接圆筒211、旋转轴承座212、螺母213、支撑杆214、奔跑约束装置3、竖直杆支座301、竖直杆302、滑套303、Y型连接件304、第二反光板305、身体连接座306、旋转支撑杆307、限位夹板308、限位套309、第二滑块310、跑步机4、平面双足机器人5。
具体实施方式
如图1-2所示，一种平面双足机器人运动测试平台，包括支架1、行走约束装置2、奔跑约束装置3、跑步机4；
所述支架1布置在跑步机4的上方，支架1上具有上导轨101和下导轨102，支架1上安装有激光位移传感器103，支架1上悬吊有安全绳，用于平时悬吊机器人。
所述行走约束装置2滑动设置在下导轨102上，所述奔跑约束装置3设置在上导轨101和下导轨102之间；
如图3所示，所述行走约束装置2包括第一滑块201、横杆支座202、横杆盖板203、横杆204、第一反光板205、平衡重物206、锁扣套207、重物平衡板208、弧形板209、连接板210、连接圆筒211、旋转轴承座212、螺母213、支撑杆214；所述横杆204上支承有一对旋转轴承座212，一对旋转轴承座212之间通过连接圆筒211固定连接，连接圆筒211的两侧均固定连接有重物平衡板208和弧形板209；两个弧形板209之间通过连接板210固定连接，重物平衡板208上开有一排等间距的通孔，支撑杆214穿设在两个重物平衡板208的通孔上，平衡重物206和锁扣套207均设置在支撑杆214上，锁扣套207抵住平衡重物206，锁固套207用于限制平衡重物206在支撑杆214的轴向移动，通过调节支撑杆214穿设在重物平衡板208的通孔上的位置，来平衡前侧弧形板209和连接板201对机器人的重量，减少因装置的重量对机器人行走造成额外的作用力；横杆204的两端均设置在横杆支座202上，并通过横杆盖板203将横杆204固定在横杆支座202上，其中一个横杆支座202上安装有第一反光板205，横杆支座202固定在第一滑块201上，螺母213旋接在横杆204上，抵住旋转轴承座212的外端面，从而限制旋转轴承座212的轴向移动。
如图4所示，所述奔跑约束装置3包括两根竖直杆支座301、竖直杆302、滑套303、Y型连接件304、第二反光板305、身体连接座306、旋转支撑杆307、限位夹板308、第二滑块310，所述竖直杆302的上下两端均固定连接有竖直杆支座301，竖直杆支座301上安装有第二滑块310，竖直杆支座301上滑动套设有滑套303，旋转支撑杆307的左右两端均固定连接有Y型连接件304，两根竖直杆302上的滑套303通过旋转支撑杆307上的Y型连接件304相连接，旋转支撑杆307上套设有身体连接座306，旋转支撑杆307上还固定连接有限位夹板308；两个竖直杆302的上端的第二滑块310滑动设置在上导轨101上，两个竖直杆302的下端的第二滑块310滑动设置在下导轨102上；由于本发明中使用一个激光位移传感器103，激光位移传感器103安装在支架1的一个固定位置，另外，第一反光板205和第二反光板305与激光位移传感器103配合使用，但是在不同的试验，只使用第一反光板205或第二反光板305，所以，选择第二反光板305固定在与第一反光板205同一侧的竖直杆302下端的竖直杆支座301上，从而节省了激光位移传感器103的使用个数。
本发明工作原理如下：
当平面双足机器人5进行行走实验时，机器人身体上自带有可以旋转的旋转轴，弧形板209通过其前端的通孔和机器人身体上的旋转轴进行铰接，而弧形板209与连接圆筒211、旋转轴承座212、连接板210通过螺丝稳固连接在一起，从而保证整体的刚度，保证可以限制机器人在一个平面内，减少多余自由度方向上的运动。旋转轴承座212可以相对于横杆204转动，不会对机器人在平面内的旋转自由度造成影响。当机器人向前或向后移动时会带动第一滑块201运动，从而使位移信号发生变化。
当平面双足机器人进行奔跑实验时，机器人的上部身体与身体连接座306固定，身体连接座306与旋转支撑杆307之间可旋转。当使用限制夹板308时，限制夹板308同时与机器人身体和旋转支撑杆307连接，机器人与旋转支撑杆307之间的旋转自由度会被限制，机器人与奔跑约束装置3的相对运动只有竖直方向的直线运动。当使用限位套309(即限位套309安装在上、下导轨上，每个第二滑块310通过一对限位套309来限制第二滑块310在上、下导轨上的位置)时，第二滑块310的自由度被限制，从而限制了机器人在沿跑步机方向上的自由度。由此，机器人可以实现一维竖直跳跃实验、限制旋转的平面实验和完全的二维平面实验。

Claims (6)

1.一种平面双足机器人运动测试平台，其特征在于，包括支架(1)、行走约束装置(2)、奔跑约束装置(3)、跑步机(4)等；
所述支架(1)布置在跑步机(4)的上方，支架(1)上具有上导轨(101)和下导轨(102)，支架(1)上安装有激光位移传感器(103)。
所述行走约束装置(2)滑动设置在下导轨(102)上，所述奔跑约束装置(3)设置在上导轨(101)和下导轨(102)之间。
所述行走约束装置(2)包括第一滑块(201)、横杆支座(202)、横杆盖板(203)、横杆(204)、第一反光板(205)、平衡重物(206)、重物平衡板(208)、弧形板(209)、连接板(210)、连接圆筒(211)、旋转轴承座(212)、支撑杆(214)；所述横杆(204)上支承一对旋转轴承座(212)，一对旋转轴承座(212)之间通过连接圆筒(211)固定连接，连接圆筒(211)的两侧均固定连接重物平衡板(208)和弧形板(209)；两个弧形板(209)之间通过连接板(210)固定连接，支撑杆(214)穿设在两个重物平衡板(208)上，平衡重物(206)设置在支撑杆(214)上；横杆(204)的两端均设置在横杆支座(202)上，并通过横杆盖板(203)将横杆(204)固定在横杆支座(202)上，其中一个横杆支座(202)上安装有第一反光板(205)，横杆支座(202)固定在第一滑块(201)上，第一滑块(201)设置在下导轨(102)上。
所述奔跑约束装置(3)包括两根竖直杆支座(301)、竖直杆(302)、滑套(303)、Y型连接件(304)、第二反光板(305)、身体连接座(306)、旋转支撑杆(307)、限位夹板(308)、第二滑块(310)，所述竖直杆(302)的上下两端均固定连接有竖直杆支座(301)，竖直杆支座(301)上安装有第二滑块(310)，竖直杆支座(301)上滑动套设滑套(303)，旋转支撑杆(307)的左右两端均固定连接Y型连接件(304)，两根竖直杆(302)上的滑套(303)通过旋转支撑杆(307)上的Y型连接件(304)相连接，旋转支撑杆(307)上套设有身体连接座(306)，旋转支撑杆(307)上还固定连接有限位夹板(308)；两个竖直杆(302)上端的第二滑块(310)滑动设置在上导轨(101)上，两个竖直杆(302)下端的第二滑块(310)滑动设置在下导轨(102)上，第二反光板(305)固定在竖直杆(302)下端的竖直杆支座(301)上。
2.根据权利要求1所述的平面双足机器人运动测试平台，其特征在于，所述支架(1)上悬吊有安全绳。
3.根据权利要求1所述的平面双足机器人运动测试平台，其特征在于，所述重物平衡板(208)上开有一排等间距的通孔，支撑杆(214)穿设在两个重物平衡板(208)的通孔上。
4.根据权利要求1所述的平面双足机器人运动测试平台，其特征在于，所述支撑杆(214)上还设置有锁扣套(207)，锁扣套(207)抵住平衡重物(206)。
5.根据权利要求1所述的平面双足机器人运动测试平台，其特征在于，所述横杆(204)上旋接有螺母(213)，螺母(213)抵住旋转轴承座(212)的外端面。
6.根据权利要求1所述的平面双足机器人运动测试平台，其特征在于，所述第二反光板(305)与第一反光板(205)位于同一侧。
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