CN108638095A - 一种机器人运动控制装置及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于遥控技术领域，具体涉及一种机器人运动控制装置及其操作方法，包括能够感应控制装置倾斜程度的控制装置机身及设置在控制装置机身上且可左右拨动的开关，被所述控制装置所控制的机器人设有一个可进行全向运动的机器人底盘，通过改变所述控制装置机身的倾斜程度来控制机器人的平移，通过左右两个方向拨动电位器开关来控制机器人旋转。本发明可以实现单手完成对机器人全向运动的操作，非常简单易用。
Description
技术领域
本发明属于遥控技术领域，具体涉及一种机器人运动控制装置及其操作方法。
背景技术
遥控机器人是一种可在对人有害或人不能接近的环境里，代替人去完成一定任务的远距离操作设备，而正是这些危险、恶劣、有害环境推动了机器人的发展。随着机器人的发展，机器人控制装置也多种多样，人们有多种遥控机器人的方法来帮助自己完成想要完成的任务，但现有的机器人控制装置中没有一种可单手操作且专门针对全向底盘运动特点所设计的控制装置。
发明内容
为解决上述存在的问题，本发明提供一种机器人运动控制装置及其操作方法，该控制装置结构简单，可单手操作。
本发明的技术方案为：提供一种机器人运动控制装置，包括能够感应控制装置倾斜程度的控制装置机身及设置在控制装置机身上且可左右拨动的开关，被所述控制装置所控制的机器人设有一个可进行全向运动的机器人底盘，通过改变所述控制装置机身的倾斜程度来控制机器人的平移。
优选地，所述控制装置机身内设有：
姿态传感器，捕获控制装置的姿态信息，并将姿态信息转换成为机器人平移的控制指令；
电位器开关，可向左右两个方向拨动，电位器将开关偏离中心位置的角度转换成机器人旋转的控制指令；
主控制器，将接收到的姿态传感器信号和电位器信号转换成机器人的控制指令；
无线通信模块，用于向机器人发送控制指令。
优选地，所述控制装置机身包括底面、垂直设置在底面上的杆状手柄。
本发明还提供一种机器人运动控制装置的操作方法，包括以下步骤：
步骤一：设立空间直角坐标系，XOY平面为水平面，所述姿态传感器将所述控制装置机身的手柄朝向设置为向量M，向量M'为向量M在XOY平面上的投影，α为向量M与Z轴正方向之间的夹角；
步骤二：在主控制器内设置两个角度参数θ和γ作为阈值，当α<θ时，机器人的速度为0，当α>γ时，机器人速度最大，当θ≤α≤γ，机器人的速度由参数α控制；
步骤三：手握控制装置机身的手柄，使得控制装置机身跟随手柄发生倾斜，姿态传感器将感应到的α值以及向量M转换成机器人平移的控制指令发送至主控制器；或者拨动旋转电位器开关，电位器开关将其偏离中心的角度转换成机器人旋转的控制指令发送至主控制器，向左/向右偏离的角度越大，机器人左旋/右旋的速度越大；
步骤四：主控制器将接受到的机器人平移的控制指令或/和机器人旋转的控制指令转换成机器人的控制指令通过无线通信模块发送至机器人；
步骤五：机器人根据接收到的机器人控制指令完成相应的平移或旋转动作。
优选地，所述步骤五中的相应平移动作为：前移、后移、左移、右移中的任一种；所述步骤五中的相应旋转动作为左旋或右旋中的任一种。
优选地，所述步骤三中的手握控制装置机身的手柄使得控制装置机身发生倾斜的同时可拨动旋转电位器开关。
优选地，所述步骤五中的机器人在平移的过程中同时发生旋转运动。
本发明的有益效果为：本发明针对全向底盘特有的运动方式设计，在单手握持的情况下，实现全向底盘六种方式（前后左右平移、向左旋转、向右旋转）的合成运动。
附图说明
图1是本发明一种机器人运动控制装置的结构示意图。
图2是本发明一种机器人运动控制装置的硬件框图。
图3是本发明一种机器人运动控制装置的机器人底盘运动示意图。
图4是本发明一种机器人运动控制装置的体感原理示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例只用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1至图3所示，本发明提供了一种机器人运动控制装置，包括能够感应控制装置倾斜程度的控制装置机身及设置在控制装置机身上且可左右拨动的开关，被所述控制装置所控制的机器人设有一个可进行全向运动的机器人底盘4，通过改变所述控制装置机身的倾斜程度来控制机器人的平移。
所述控制装置机身包括底面3、垂直设置在底面上的杆状手柄2。所述控制装置机身内设有：
姿态传感器，捕获控制装置的姿态信息，并将姿态信息转换成为机器人平移的控制指令；
电位器开关，可向左右两个方向拨动，电位器将开关偏离中心位置的角度转换成机器人旋转的控制指令；
主控制器，将接收到的姿态传感器信号和电位器信号转换成机器人的控制指令；
无线通信模块，用于向机器人发送控制指令。
请参阅图1至图4，本发明的操作方法为：
步骤一：设立空间直角坐标系，XOY平面为水平面（机器人控制装置在图1状态时，机器人控制装置的底面3与XOY面平行），所述姿态传感器将所述控制装置机身的手柄2朝向设置为向量M，向量M'为向量M在XOY平面上的投影，α为向量M与Z轴正方向之间的夹角；
步骤二：在主控制器内设置两个角度参数θ和γ作为阈值，当α<θ时，机器人的速度为0，当α>γ时，机器人速度最大，当θ≤α≤γ，机器人的速度由参数α控制；
步骤三：手握控制装置机身的手柄2，使得控制装置机身跟随手柄2发生倾斜，姿态传感器将感应到的α值以及向量M转换成机器人平移的控制指令发送至主控制器；或者拨动旋转电位器开关1，电位器开关将其偏离中心的角度转换成机器人旋转的控制指令发送至主控制器，向左/向右偏离的角度越大，机器人左旋/右旋的速度越大；
步骤四：主控制器将接受到的机器人平移的控制指令或/和机器人旋转的控制指令转换成机器人的控制指令通过无线通信模块发送至机器人；
步骤五：机器人根据接收到的机器人控制指令完成相应的平移或旋转动作。
向前倾斜控制装置时，姿态传感器感应到的α值以及向量M转换成机器人向前平移的控制指令；向后倾斜控制装置时，姿态传感器感应到的α值以及向量M转换成机器人向后平移的控制指令；向左倾斜控制装置时，姿态传感器感应到的α值以及向量M转换成机器人向左平移的控制指令；向右倾斜控制装置时，姿态传感器感应到的α值以及向量M转换成机器人向右平移的控制指令；上述四种状态的任意两种状态的合成，呈90度夹角的两种倾斜属于有效合成，比如，向前倾斜和向左倾斜是有效合成；呈180度夹角的两种倾斜属于无效合成，比如，向前倾斜和向后倾斜是无效合成。机器人根据不同方向上分量的大小确定移动方向。
拨动电位器开关1可以控制机器人的旋转，向左旋转电位器开关1，机器人向左旋转，同理，向右旋转电位器开关，机器人向右旋转。机器人旋转速度的大小由旋转开关的角度控制，机器人在旋转的过程中，位置不发生变化，围绕机器人中心点自旋。
当同时倾斜控制装置机身及旋转电位器开关时，机器人在平移的过程中同时发生旋转运动。
本发明的机器人控制装置的倾斜及电位器开关旋转操作非常简单，单手即可完成，非常方便。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种机器人运动控制装置，其特征在于，包括能够感应控制装置倾斜程度的控制装置机身及设置在控制装置机身上且可左右拨动的开关，被所述控制装置所控制的机器人设有一个可进行全向运动的机器人底盘，通过改变所述控制装置机身的倾斜程度来控制机器人的平移。
2.根据权利要求1所述的一种机器人运动控制装置，其特征在于，所述控制装置机身内设有：
姿态传感器，捕获控制装置的姿态信息，并将姿态信息转换成为机器人平移的控制指令；
电位器开关，可向左右两个方向拨动，电位器将开关偏离中心位置的角度转换成机器人旋转的控制指令；
主控制器，将接收到的姿态传感器信号和电位器信号转换成机器人的控制指令；
无线通信模块，用于向机器人发送控制指令。
3.根据权利要求2所述的一种机器人运动控制装置，其特征在于，所述控制装置机身包括底面、垂直设置在底面上的杆状手柄。
4.一种根据权利要求2所述的机器人运动控制装置的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：设立空间直角坐标系，XOY平面为水平面，所述姿态传感器将所述控制装置机身的手柄朝向设置为向量M，向量M'为向量M在XOY平面上的投影，α为向量M与Z轴正方向之间的夹角；
步骤二：在主控制器内设置两个角度参数θ和γ作为阈值，当α<θ时，机器人的速度为0，当α>γ时，机器人速度最大，当θ≤α≤γ，机器人的速度由参数α控制；
步骤三：手握控制装置机身的手柄，使得控制装置机身跟随手柄发生倾斜，姿态传感器将感应到的α值以及向量M转换成机器人平移的控制指令发送至主控制器；或者拨动旋转电位器开关，电位器开关将其偏离中心的角度转换成机器人旋转的控制指令发送至主控制器，向左/向右偏离的角度越大，机器人左旋/右旋的速度越大；
步骤四：主控制器将接受到的机器人平移的控制指令或/和机器人旋转的控制指令转换成机器人的控制指令通过无线通信模块发送至机器人；
步骤五：机器人根据接收到的机器人控制指令完成相应的平移或旋转动作。
5.根据权利要求4所述的一种机器人运动控制装置的操作方法，其特征在于，所述步骤五中的相应平移动作为：前移、后移、左移、右移中的任一种；所述步骤五中的相应旋转动作为左旋或右旋中的任一种。
6.根据权利要求4所述的一种机器人运动控制装置的操作方法，其特征在于，所述步骤三中的手握控制装置机身的手柄使得控制装置机身发生倾斜的同时可拨动旋转电位器开关。
7.根据权利要求6所述的一种机器人运动控制装置的操作方法，其特征在于，所述步骤五中的机器人在平移的过程中同时发生旋转运动。
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