CN110356487B - 一种双脚行走平台及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双脚行走平台及其控制方法，行走平台包括基架，负载平台，可伸缩的支撑腿，此外本发明还提供了该行走平台的控制方法。本发明通过支撑腿的旋转实现行走平台的转弯，转弯半径小，行走平台的整体结构简单，在运动过程中可实现负载，负载平台可平稳的进行负载移动，行走平台的整体结构较为紧凑，减少了机身体积，机身小，解决了目前可负载机器人机身庞大的问题。

Description

一种双脚行走平台及其控制方法

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体地说涉及一种双脚行走平台。

背景技术

步行机器人是具有人形的仿人形机器人。步行机器人是通过它的身体的重力感应器和脚底的触觉传感器把地面的状况送回电脑，电脑则根据路面情况作出判断，进而平衡身体，稳定地前后左右行走。它不仅能走平路，还可以走台阶和倾斜的路。它站立稳定，推不倒，脚底不平也能保持身体的直立姿态。

随着科学技术的发展，机器人在各行各业中都有很多应用，但是目前的步行机器人转弯半径大，如建筑机器人，建筑机器人的工作道路不平，机器人的AGV底盘在平整路面上可以工作，但在转弯的时候需要的转弯半径较大，而市场上已有的玩具型的步行机器人不具有负载能力，具有负载能力的结构较为复杂，机器人身体庞大。

综上，现有的步行机器人存在转弯半径大，结构复杂，无法负载，负载但机身庞大的问题。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的机器人转弯半径大，结构复杂，无法在小机身情况下实现负载的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种双脚行走平台及其控制方法。

一种双脚行走平台，其特征在于，包括：

基架，负载平台，可伸缩的支撑腿；其中，

负载平台设于基架的上方用于承载负载，并可被控制在基架的两侧之间移动以改变负载平台的重心位置；

支撑腿包括第一支撑腿和第二支撑腿，设置在基架的下方并位于基架两侧；两条支撑腿可独立旋转和长度可伸缩；

双脚行走平台由第一支撑腿和第二支撑腿交替完成行走动作；

当需要行走时，负载平台首先被控制向需要承重的支撑腿一侧移动，使重心落在该一侧的支撑腿上；再使需要迈出的支撑腿收缩并旋转到指定方向；并在迈出的腿落地前，使该条腿伸长到可以使基架保持稳定水平的长度。

上述方案可优选的，基架上装有水平传感器。

上述方案可优选的，支撑腿设有压力传感器。

上述方案可优选的，第一支撑腿和第二支撑腿均设置有旋转驱动器和伸缩驱动器。

上述方案可优选的，第一支撑腿和第二支撑腿是电推杆、液压杆，气动杆或电动伸缩架中的一种。

上述方案可优选的，第一支撑腿、第二支撑腿的脚部均设有脚底盘。

上述方案可优选的，负载平台设有负载平台移动驱动器。

本发明还提供一种上述行走平台的控制方法：

当所述双脚行走平台需要移动时，控制一条腿先迈出；

当要迈出的腿是第一条腿时，使所述负载平台移动到所述第二支撑腿的位置，双脚行走平台重心落在第二支撑腿上；

使所述第一支撑腿缩短；

使所述基架连同所述第一支撑腿、负载平台整体绕第二支撑腿旋转；

在所述第一支撑腿绕第二支撑腿转动到指定方向的过程中或过程后，使所述第一支撑腿进行复位旋；

在所述第一支撑腿完成所述复位旋转过程中或过程后，使所述第一支撑腿伸长至可以保持负载平台稳定水平的长度；

使所述第一支撑腿完成复位旋转落回地面；

完成双脚行走平台其中一支撑腿对地面的运动。

上述方案可优选的，当完成所述第一支撑腿对地面的运动后，控制第二支撑腿迈出；

使所述负载平台移动到所述第一支撑腿的位置，双脚行走平台重心落在第一支撑腿上；

使所述第二支撑腿缩短；

使所述基架连同所述第二支撑腿、负载平台整体绕第一支撑腿旋转；

在所述第二支撑腿绕第一支撑腿转动到指定方向的过程中或过程后，使所述第二支撑腿进行复位旋转并保证在第二支撑腿落地前完成；

当所述第二支撑腿完成所述复位旋转过程中或过程后，使所述第二支撑腿伸长到可以保持负载平台稳定水平的长度；

由此完成双脚行走平台两支撑腿对地面的一个运动动作。

上述方法方案可优选的，当所述第二支撑腿落回到地面，重新开始第一条腿的迈出动作，重复以上步骤就可以实现连续运动。

上述方法方案可优选的，所述旋转复位是使第一支撑腿或第二支撑腿因上一周期旋转而与基架形成的转角归零。

上述方法方案可优选的，根据水平传感器和压力传感器控制第一支撑腿或第二支撑腿使负载平台保持稳定水平的落回到地面。

相对于现有技术，本发明通过支撑腿的旋转实现行走平台的转弯，转弯半径小，整体结构简单，在运动过程中可实现负载，负载平台可平稳的进行负载移动，行走平台的整体结构较为紧凑，减少了机身体积，机身小，解决了目前可负载机器人机身庞大的问题。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，但本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中

图1是本发明一实施例的立体结构示意图；

图2是本发明图1所示实施例的爆炸图；

图3是本发明图1所示实施例的局部放大图；

图4是本发明图1所示实施例的传动装置安装位置结构图；

图5是本发明图1所示实施例的动作轨迹示意图；

图6是本发明又一实施例的立体结构示意图(支撑腿由伸缩杆换成伸缩架)。

图中附图标记表示为：1-基架；2-负载平台；21-负载运动轨道；22-负载运动电机；3-支撑腿；31-第一支撑腿；311-第一支撑腿旋转电机；312-第一支撑腿伸缩电机；313-第一支撑腿脚底盘；32-第二支撑腿；321-第二支撑腿旋转电机；322-第二支撑腿伸缩电机；323-第二支撑腿脚底盘；4-传动装置，

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1-4，一种双脚行走平台，包括：

基架1，负载平台2，可伸缩的支撑腿3；其中，

负载平台2设于基架1的上方用于承载负载，并可被控制在基架1的两侧之间移动以改变负载平台2的重心位置；优选的，负载平台2设有负载平台移动驱动器，优选负载运动电机22，基架1上设有运动轨道21，由此负载运动电机22可驱动负载平台在负载运动轨道21上运动。

支撑腿包括第一支撑腿31和第二支撑腿32，设置在基架1的下方并位于基架1两侧；两条支撑腿可独立旋转和长度可伸缩，优选的，支撑腿3和基架1之间设置有传动装置4，便于传递电机动力。

双脚行走平台由第一支撑腿31和第二支撑腿32交替完成行走动作；

当需要行走时，负载平台2首先被控制向需要承重的支撑腿一侧移动，使重心落在该一侧的支撑腿上；再使需要迈出的支撑腿收缩并旋转到指定方向；并在迈出的腿落地前，使该条腿伸长到可以使基架1保持稳定水平的长度。

上述方案可优选的，第一支撑腿31和第二支撑腿32均设置有旋转驱动器和伸缩驱动器，其中旋转驱动器即为第一支撑腿旋转电机311、第二支撑腿旋转电机321，伸缩驱动器即为第一支撑腿伸缩电机312和第二支撑腿伸缩电机322。由此，两个旋转电机可分别的独立控制相应的支撑腿旋转，以使腿迈出或复位。

上述方案可优选的，第一支撑腿31和第二支撑腿32是电推杆、液压杆，气动杆或电动伸缩架中的一种，如图1本实施例采用的电推杆，图6另一实施例，支撑腿为伸缩架。

上述方案可优选的，第一支撑腿31、第二支撑腿32的脚部均设有脚底盘，即第一支撑腿脚底盘313、第二支撑腿脚底盘323，以使支撑腿支撑在地面时保持稳定。

相比于现有技术，本发明提供的行走平台通过支撑腿的旋转实现整体平台的旋转，转弯半径小，整体结构简单，机身小，便于在操作空间较小的空间内使用。

优选的，行走平台设有控制器，基架1上装有水平传感器，由此可根据基架的水平状态及支撑腿的压力控制支撑腿保持负载平台稳定、水平状态。行走平台根据水平传感器控制第一支撑腿31或第二支撑腿32落回到地面，使得无论哪只脚迈出，负载平台始终保持水平。该种依据最终的保持水平对象来控制支撑腿伸缩比简单的依据传感器得到平台行走的地面凹凸程度进而通过驱动器控制支撑腿伸缩好。当然也可以进一步的，支撑腿设有压力传感器，依据传感器得到平台行走的地面凹凸程度进而通过驱动器控制支撑腿伸缩调整，提升监控的可靠性。

具体的，本行走平台移动过程中，或者其刚准备进行移动时，控制负载平台2移动到基架1的一侧，重心就落在这一侧的支撑腿上，这时另一支撑腿被控制收缩到一定高度，之后再使负载平台2、基架1和另一条支撑腿一起绕本侧支撑腿旋转到指定方向，这时控制另一支撑腿伸长到使基架1可以保持水平的位置，控制负载平台2移动到另一侧，如此重复实现上述步骤可以实现行走平台的连续运动。

实施例2：

本实施例还提供一种针对上述实施例双脚行走平台的控制方法，如图5所示，包括：

初始状态时，第一支撑腿31和第二支撑腿32均落在地面，伸缩杆A和伸缩杆B一样长。

具体的行走平台的控制方法为：

当双脚行走平台需要移动时，控制一条腿先迈出；

当要迈出的腿是第一条腿时，使负载平台2移动到第二支撑腿32的位置，双脚行走平台重心落在第二支撑腿32上；

使第一支撑腿31缩短；

使基架1连同第一支撑腿31、负载平台2整体绕第二支撑腿32旋转；

在第一支撑腿31绕第二支撑腿32转动到指定方向的过程中，使第一支撑腿31进行复位旋；

在第一支撑腿31完成复位旋转后，使第一支撑腿31伸长至可以保持负载平台2稳定水平的长度；

使第一支撑腿31完成复位旋转落回地面，旋转复位是使第一支撑腿31或第二支撑腿32因上一周期旋转而与基架1形成的转角归零。

完成双脚行走平台其中一支撑腿对地面的运动。

当完成第一支撑腿31对地面的运动后，控制第二支撑腿32迈出；

使负载平台2移动到第一支撑腿31的位置，双脚行走平台重心落在第一支撑腿31上；

使第二支撑腿32缩短；

使基架1连同第二支撑腿32、负载平台2整体绕第一支撑腿31旋转；

在第二支撑腿32绕第一支撑腿31转动到指定方向的过程中，使第二支撑腿32进行复位旋转并保证在第二支撑腿32落地前完成；

当第二支撑腿32完成复位旋转后，使第二支撑腿32伸长到可以保持负载平台2稳定水平的长度；

由此完成双脚行走平台两支撑腿对地面的一个运动动作。

当第二支撑腿32落回到地面，重新开始第一条腿的迈出动作，重复以上步骤就可以实现连续运动。

上述方法方案可优选的，根据水平传感器和压力传感器控制第一支撑腿31或第二支撑腿32使负载平台2保持稳定水平的落回到地面。当双脚行走平台需要移动时，根据水平传感器得到的地面在两支撑腿所在位置的凹凸程度，控制一条腿先迈出，此时无需考虑是第一支撑腿31或是第二支撑腿32先迈出，移动的支撑腿为两支撑腿之一。

实施例3：

本实施例提供的一种双脚行走平台的控制方法，，本控制方法相较于实施例2：

(1)对第一支撑腿31的控制改进之处是：

在第一支撑腿31绕第二支撑腿32转动到指定方向的过程后，使第一支撑腿31进行复位旋转；

在第一支撑腿31完成复位旋转过程中，使第一支撑腿31伸长至可以保持负载平台2稳定水平的长度；

(2)对第二支撑腿32的控制改进之处是：

在第二支撑腿32绕第一支撑腿31转动到指定方向的过程后，使第二支撑腿32进行复位旋转并保证在第二支撑腿32落地前完成；

当第二支撑腿32完成复位旋转过程中，使第二支撑腿32伸长到可以保持负载平台2稳定水平的长度；

由于该控制方法的其他步骤在实施例2中已有阐述，在此不再赘述。

实施例4：

本实施例提供的一种双脚行走平台的控制方法，控制方法相较于实施例2：

(1)对第一支撑腿31的控制改进之处是：

在第一支撑腿31绕第二支撑腿32转动到指定方向的过中，使第一支撑腿31进行复位旋转；

在第一支撑腿31完成复位旋转过程中，使第一支撑腿31伸长至可以保持负载平台2稳定水平的长度；

(2)对第二支撑腿32的控制改进之处是：

在第二支撑腿32绕第一支撑腿31转动到指定方向的过程中，使第二支撑腿32进行复位旋转；

当第二支撑腿32完成复位旋转过程中，使第二支撑腿32伸长直至落回地面且使第二支撑腿32在第二支撑腿32落地前完成复位旋转。

由于该控制方法的其他步骤在实施例4中已有阐述，在此不再赘述。

综上，本发明提供的一种双脚行走平台及其控制方法，利用两支撑腿和基架之间的旋转实现了小转弯半径，行走平台利用控制系统对平台的速度控制使得平台可以平稳的移动，行走平台的负载平台使得其具有负载能力，整体机身小，行走平台的脚底盘保证平台平稳的移动，提高移动稳定性。

非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双脚行走平台，其特征在于，包括：

基架，负载平台，可伸缩的支撑腿；其中，

所述负载平台设于所述基架的上方用于承载负载，并可被控制在所述基架的两侧之间移动以改变所述负载平台的重心位置；

所述支撑腿包括第一支撑腿和第二支撑腿，设置在所述基架的下方并位于所述基架两侧；所述两条支撑腿可独立旋转和长度可伸缩；

所述双脚行走平台由所述第一支撑腿和第二支撑腿交替完成行走动作；

当需要行走时，所述负载平台首先被控制向需要承重的支撑腿一侧移动，使重心落在该一侧的支撑腿上；再使需要迈出的支撑腿收缩并旋转到指定方向，在所述迈出的支撑腿旋转到指定方向的过程中使其进行复位旋转，且在复位旋转过程中使其伸长；并在迈出的支撑腿落地前，使该条支撑腿伸长到可以使基架保持稳定水平的长度。

2.如权利要求1所述的双脚行走平台，其特征在于，所述基架上装有水平传感器；所述第一支撑腿和第二支撑腿均设置有压力传感器。

3.如权利要求1所述的双脚行走平台，其特征在于，所述第一支撑腿和第二支撑腿均设置有旋转驱动器和伸缩驱动器。

4.如权利要求2所述的双脚行走平台，其特征在于，所述第一支撑腿和第二支撑腿是电推杆、液压杆，气动杆或电动伸缩架中的一种。

5.如权利要求4所述的双脚行走平台，其特征在于：所述第一支撑腿、第二支撑腿的脚部均设有脚底盘。

6.如权利要求1所述的双脚行走平台，其特征在于，所述负载平台设有负载平台移动驱动器。

7.权利要求1-6任一项所述双脚行走平台的控制方法，其特征在于，包括：

当所述双脚行走平台需要移动时，控制一条支撑腿先迈出；

当要迈出的支撑腿是第一条支撑腿时，使所述负载平台移动到所述第二支撑腿的位置，双脚行走平台重心落在第二支撑腿上；

使所述第一支撑腿缩短；

使所述基架连同所述第一支撑腿、负载平台整体绕第二支撑腿旋转；

在所述第一支撑腿绕第二支撑腿转动到指定方向的过程中，使所述第一支撑腿进行复位旋转；

在所述第一支撑腿完成所述复位旋转过程中，使所述第一支撑腿伸长至可以保持负载平台稳定水平的长度；

使所述第一支撑腿完成复位旋转落回地面；

完成双脚行走平台其中一支撑腿对地面的运动。

8.如权利要求7所述双脚行走平台的控制方法，其特征在于：

当完成所述第一支撑腿对地面的运动后，控制第二支撑腿迈出；

使所述负载平台移动到所述第一支撑腿的位置，双脚行走平台重心落在第一支撑腿上；

使所述第二支撑腿缩短；

使所述基架连同所述第二支撑腿、负载平台整体绕第一支撑腿旋转；

在所述第二支撑腿绕第一支撑腿转动到指定方向的过程中，使所述第二支撑腿进行复位旋转并保证在第二支撑腿落地前完成；

当所述第二支撑腿完成所述复位旋转过程中，使所述第二支撑腿伸长到可以保持负载平台稳定水平的长度；

由此完成双脚行走平台两支撑腿对地面的一个运动动作。

9.如权利要求8所述双脚行走平台的控制方法，其特征在于：当所述第二支撑腿落回到地面，重新开始第一条支撑腿的迈出动作，重复以上步骤就可以实现连续运动。

10.如权利要求7所述双脚行走平台的控制方法，其特征在于：所述复位旋转是使所述第一支撑腿或第二支撑腿因上一周期旋转而与所述基架形成的转角归零。

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