CN110576921A - 一种带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人及其控制方法，包括匀速器，移动平台，多支撑腿单元，基架以及和基架配合连接的支架，匀速器设置在移动平台上，移动平台设置在基架上。本发明通过设置多支撑腿单元，每个支撑腿单元内的支撑腿分别独立控制其旋转和伸缩，控制匀速器与移动平台之间进行运动动作配合，实现了带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人在道路上的水平稳定移动的同时匀速器上方的负载相对大地坐标系做匀速运动。

Description

一种带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人及其控制方法

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人及其控制方法。

背景技术

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，在崎岖道路上无法实现平台的稳定，且机器人用于负载搬运时，负载运动速度与机器人速度相同，使得负载运动状态会随着机器人运动状态的改变而改变，这一问题会导致机器人搬运的负载不能实现相对大地坐标系的匀速运动。

当将这种不能实现匀速搬运负载的机器人应用于要求负载实现匀速运动的工业领域时，由于该类机器人愈来愈需要转弯半径小，结构简单，能够保证负载稳定匀速地水平移动等性能，当前非匀速负载搬运机器人很难满足这种特殊工作场景下的要求，给匀速搬运负载的机器人结构设计带来巨大的挑战。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述缺陷，提供一种带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人及其控制方法，以解决现有技术中存在的问题，使得行走机器人结构简单，在平稳的保持移动平台水平移动的同时使行走机器人上方的负载相对大地坐标系做匀速运动。

本发明提供一种带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人，包括：

匀速器，移动平台，多个支撑腿单元；其中，

匀速器用于支撑负载，其可移动地设置在移动平台上；

移动平台支撑在多个支撑腿单元上；

多个支撑腿单元可转动地设置在移动平台不同侧的下方；每一支撑腿单元包括一支架、一基架和两个支撑腿，其中：

支架其上部与移动平台可转动地设置在一起，其下部与基架可移动的设置在一起；

基架的下方设置两个支撑腿，分别为第一支撑腿和第二支撑腿，第一支撑腿和第二支撑腿均可被独立控制旋转和改变伸缩长度；

多个支撑腿单元的第一支撑腿共同构成第一支撑腿组，多个支撑腿单元的第二支撑腿共同构成第二支撑腿组，第一支撑腿组的各个支撑腿和第二支撑腿组的各个支撑腿均可被控制同步转动；

多个支架可同步移动的与其对应的基架配合在一起；当带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人需要迈出第一支撑腿组或第二支撑腿组时，多个支架在各自对应的基架上可同步移动使移动平台重心移动到需要承重的支撑腿组上；

当移动平台重心落在需要承重的支撑腿组上时，这一端的支撑腿组被控制使移动平台形成稳定平面并使得这一平面保持水平；

行走时，第一支撑腿组和第二支撑腿组交替迈出完成行走动作，控制移动平台与匀速器分别以不同的速度进行移动使负载相对大地坐标系做匀速运动。

进一步可选地，多个支架形成一整体框架或者是分别单独设置。

进一步可选地，支撑腿单元的支架上形成有移动部,基架对应的形成有导轨或导槽结构与移动部配合。

进一步可选地，移动部为滚轮或滑块。

进一步可选地，每一支架均设有支架驱动单元，使支架能相对基架移动和带动所对应支撑腿单元相对移动平台整体旋转。

进一步可选地，每一支架驱动单元均包括支架移动驱动电机和支架旋转驱动电机。

进一步可选地，每一支撑腿是电推杆、液压杆，气动杆或电动伸缩架中的一种。

进一步可选地，每一支撑腿均设有支撑腿驱动单元，使支撑腿可被独立控制伸缩和旋转。

进一步可选地，每一支撑腿驱动单元包括一支撑腿旋转驱动电机和支撑腿伸缩驱动电机。

进一步可选地，移动平台和多个支撑腿单元的基架均设有水平传感器。

进一步可选地，多个支撑腿单元大于等于3个。

进一步可选地，匀速器包括负载移动装置，导引部，滑动部以及驱动组件。

进一步可选地，导引部设置在移动平台上方，负载移动装置通过滑动部设置在导引部上方，使得负载移动装置可沿着导引部移动。

进一步可选地，匀速器的滑动部与导引部之间对应形成导轨或导槽结构进行配合。

进一步可选地，匀速器的滑动部为滚轮或滑块。

进一步可选地，负载移动装置与驱动组件之间可形成驱动连接，使得驱动组件通过该连接将动力传递给负载移动装置，实现负载移动装置的移动。

本发明还提供一种带有匀速器多支撑腿单元行走机器人的控制方法，包括：

S1：当要迈出的腿组是第一支撑腿组时，使多个支架载着移动平台同步向各自支撑腿单元的第二支撑腿移动，直到移动平台的重心落在由多个第二支撑腿构成的第二支撑腿组上；

S2：使第一支撑腿组的各个第一支撑腿缩短；

S3：使各个支撑腿单元绕各自第二支撑腿向同一运动方向旋转；

S4：在第一支撑腿组的各第一支撑腿转动到指定方向的过程中或过程后，使第一支撑腿组的各第一支撑腿进行复位旋转并在第一支撑腿组落地前完成；

S5：在使第一支撑腿组的各第一支撑腿进行复位旋转过程中或过程后，使第一支撑腿组的各第一支撑腿伸长，保证第一支撑腿组完成复位旋转落地后移动平台稳定且保持水平；

S6:在第一支撑腿组的各第一支撑腿依次进行转动、复位旋转、伸长动作的过程中，控制负载移动装置以预设速度V进行匀速运动；

S7：当多个第一支撑腿落回到地面后，移动平台的多个支架移动，移动过程中以加速度a做加速运动，同时使负载移动装置以加速度-a做减速运动在此过程中，负载相对大地坐标系产生的加速度等于移动平台与负载移动装置的加速度之和，即等于0，负载相对大地坐标系未发生加速或减速，因此负载相对于大地坐标系是以速度V做匀速运动；

S8：在移动平台的多个支架做完加速运动后，控制移动平台支架再以加速度-a做减速运动，在移动平台减速移动过程中，负载移动装置以加速度a做加速运动，与步骤S7同理，负载在此过程中产生的加速度仍然等于0，负载相对大地坐标系仍未发生加速或减速，负载相对于大地坐标系仍然是以速度V做匀速运动；

S9:在移动平台多个支架做完减速运动的同时负载移动装置做完加速运动，此时移动平台的速度减为0，负载移动装置的速度增加到预设速度V，移动平台重心落在由多个第一支撑腿构成的第一支撑腿组上；

S10：完成带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人第一支撑腿组的运动动作；

S11：当完成第一支撑腿组的运动动作后，控制由各支撑腿单元第二支撑腿构成的第二支撑腿组迈出；

S12：使第二支撑腿组的各个第二支撑腿缩短；

S13：使各个支撑腿单元绕各自第一支撑腿向同一运动方向旋转；

S14：在第二支撑腿组的各第二支撑腿转动到指定方向的过程中或过程后，使第二支撑腿组的各第二支撑腿进行复位旋转并在第二支撑腿组落地前完成；

S15：在使第二支撑腿组的各第二支撑腿进行复位旋转过程中或过程后，使第二支撑腿组的各第二支撑腿伸长，保证第二支撑腿组完成复位旋转落地后移动平台稳定且保持水平；

S16：当多个第二支撑腿落回到地面后，控制多个支架移动，使移动平台重心落在由多个第二支撑腿构成的第二支撑腿组上；

S17：在第二支撑腿组迈出、落回地面过程中，控制负载支撑装置以预设速度V做匀速运动，因此在上述过程中负载相对于大地坐标系是以速度V做匀速运动；

S18：当多个第二支撑腿落回到地面后，移动平台的多个支架移动，移动过程中先以加速度a做加速运动，同时负载移动装置以加速度-a做减速运动，在此过程中，负载相对大地坐标系产生的加速度等于移动平台与负载移动装置的加速度之和，即等于0，负载相对大地坐标系未发生加速或减速，因此负载相对于大地坐标系是以速度V做匀速运动；

S19：在移动平台的多个支架做完加速运动后，移动平台支架再以加速度-a做减速运动，在移动平台减速移动过程中，负载移动装置以加速度a做加速运动，与步骤S18同理，负载在此过程中产生的加速度仍然等于0，负载相对大地坐标系仍未发生加速或减速，以此实现负载相对于大地坐标系仍然是以速度V做匀速运动；

S20:在多个支架做完减速运动的同时负载移动装置做完加速运动，此时移动平台的速度减为0，负载移动装置的速度增加到预设速度V，移动平台重心落在由多个第二支撑腿构成的第二支撑腿组；

S21：完成多支撑腿单元行走机器人第二支撑腿组的运动动作，由此完成带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人的一个完整运动动作。

进一步地，当第二支撑腿组落回到地面，重复第一支撑腿组和第二支撑腿组的动作步骤就可以实现连续运动。

进一步地，旋转复位是使每个支撑腿单元的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。

进一步地，控制第一支撑组或第二支撑组使移动平台稳定且保持水平是利用设置在移动平台上的水平位置传感器和设置在每一支撑腿单元基架上的水平传感器。

进一步地，利用设置在移动平台上的水平位置传感器，如两轴角度传感器，来检测移动平台的角度值，从而判断移动平台是否有偏移，如有偏移根据测量的角度值进行相应调整以使移动平台保持水平。

进一步地，利用设置在每一支撑腿单元基架上的水平传感器来调整支撑腿单元基架使其保持水平状态。水平传感器可为压力传感器或者角度传感器。

本发明通过设置多支撑腿单元，每个支撑腿单元内的支撑腿分别独立控制其旋转和伸缩，控制匀速器与移动平台之间进行相对运动，实现了带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人在道路上的水平稳定移动的同时匀速器上方的负载相对大地坐标系做匀速运动。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

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

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为本发明带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人实施例1立体示意图(3*2六脚机器人)；

图2为本发明带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人实施例2立体示意图；

图3为本发明实施例2支架与移动平台之间的安装结构示意图；

图4为本发明实施例2支架与基架之间的安装结构示意图；

结合附图，本发明实施例中附图标记如下：

1-移动平台；

2-支撑腿单元；

21-基架；211-导槽；23-基架水平位置传感器；

22-支撑腿；221-第一支撑腿；222-第二支撑腿；2211-第一支撑腿驱动机构；22111-第一支撑腿旋转驱动电机；22112-第一支撑腿伸缩驱动电机；

24-底盘；241-第一支撑腿底盘；242-第二支撑腿底盘；

3-支架；31-移动部；32-支架驱动机构；321-支架旋转驱动电机；322-支架移动驱动电机；33-支架水平位置传感器；

4-匀速器；

41-负载移动装置；

42-导引部；

43-滑动部；

44-匀速器驱动组件；441-匀速器驱动电机；442-匀速器驱动轴；

A1A2A3为第一支撑腿组；B1B2B3为第二支撑腿组。

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。

本发明通过设计多个支撑腿单元，每个支撑腿单元内包含两个支撑腿，每个支撑腿可以被单独控制移动，通过支撑腿的旋转实现较小半径的平台旋转，每个支撑腿可以被控制伸缩长度，实现在道路不平的平稳移动，平台移动的同时可以保证移动平台的水平，为了更好的说明本发明的效果，下面以实施例进行详细描述。

实施例1：

为便于详细描述带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人结构，本实施例以三个支撑腿单元2为例，每个支撑腿单元2包含两个支撑腿22，总计为六个支撑腿22，即2*2*2型式。

如图1，本发明提供的带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人，包括匀速器4，移动平台1，支撑腿单元2；其中，

匀速器4用于支撑负载，其可移动地设置在移动平台1上；

移动平台1支撑在多个支撑腿单元2上；

多个支撑腿单元2可转动地设置在移动平台1不同侧的下方；每一支撑腿单元2包括一支架3、一基架21和两个支撑腿22，其中：

支架3其上部与移动平台1可转动地设置在一起，其下部与基架21可移动的设置在一起；

基架21的下方设置两个支撑腿22，分别为第一支撑腿221和第二支撑腿222，第一支撑腿221和第二支撑腿222均可被独立控制旋转和改变伸缩长度；

多个支撑腿单元2的第一支撑腿221共同构成第一支撑腿组A1A2A3，多个支撑腿单元2的第二支撑腿222共同构成第二支撑腿组B1B2B3，第一支撑腿组A1A2A3的各个支撑腿和第二支撑腿组B1B2B3的各个支撑腿均可被控制同步转动；

多个支架3可同步移动的与其对应的基架21配合在一起；当多支撑腿单元2行走机器人需要迈出第一支撑腿组A1A2A3或第二支撑腿组B1B2B3时，多个支架3在各自对应的基架21上可同步移动使移动平台1重心移动到需要承重的支撑腿组上；

当移动平台1重心落在需要承重的支撑腿组上时，这一端的支撑腿组被控制使移动平台1形成稳定平面并使得这一平面保持水平；

行走时，第一支撑腿组A1A2A3和第二支撑腿组B1B2B3交替迈出完成行走动作，控制移动平台1与匀速器4分别以不同的速度进行移动使负载相对大地坐标系做匀速运动。

匀速器4相对移动平台1的移动方向与支架3相对基架21的移动方向相同。

下面具体地描述上述结构：

匀速器4由负载移动装置411，导引部42、滑动部43、驱动组件44组成，其中负载移动装置41通过滑动部43可滑动的设置在导引部42上，驱动组件44用于驱动负载支撑板4在导引部42上滑动。

本实施例优选的，导引部42设计成一矩形的限位框，限位框内部形成一对平行的两个横梁，负载移动装置41设计成一矩形平板，负载移动装置41可沿着限位框内侧的横梁移动。

本实施例优选的，负载移动装置41下方设置一滑动部43，导引部42对应形成导轨或导槽结构与滑动部43配合，进一步优选的，滑动部43可为滑块或滚轮，本实施例优选采用滚轮，带动负载移动装置41沿着导引部42移动。

本实施例优选的，匀速器驱动组件44包括匀速器驱动电机441、匀速器驱动轴442，进一步优选的，匀速器驱动电机441设置在负载移动装置41移动方向的一端，与匀速器驱动轴442驱动连接，匀速器驱动轴442另一端穿过该侧的限位框架与负载移动装置41驱动连接，具体的，匀速器驱动轴442与负载移动装置41产生螺纹配合，可优选的，在负载移动装置41的底部设置一个内孔带有螺纹的螺纹块，螺纹块与匀速器驱动轴442形成斜螺纹配合，使匀速器驱动电机441的旋转运动转化为负载移动装置41的直线运动。

三个支撑腿单元2支撑在移动平台1不同侧的下方；每一支撑腿单元2包括一个基架21和两个支撑腿22，两个支撑腿22为第一支撑腿221和第二支撑腿222，第一支撑腿221和第二支撑腿222仅仅是为方便说明，不分先后。三个支撑腿单元的第一支撑腿221共同构成第一支撑腿组A1A2A3，三个支撑腿单元的第二支撑腿222共同构成第二支撑腿组B1B2B3，第一支撑腿组A1A2A3的各个支撑腿和第二支撑腿组B1B2B3的各个支撑腿均可被控制同步转动，且同时各个支撑腿组的第一支撑腿221和第二支撑腿222也可被独立控制旋转和改变伸缩长度。

可优选的，各支撑腿底部设置有提高支撑腿和路面接触稳定性的底盘23，第一支撑腿221的底盘为第一支撑腿底盘231，第二支撑腿222的底盘为第二支撑腿底盘232。

可优选的，每一支撑腿22均设置有支撑腿驱动单元，支撑腿驱动单元包括支撑腿旋转驱动电机和支撑腿伸缩驱动电机，每一个支撑腿可被独立的进行控制伸缩和旋转，以一支撑腿单元为例，在第一支撑腿221上设置有第一支撑腿驱动单元2211，第一支撑腿驱动单元2211包括第一支撑腿旋转驱动电机22111，第一支撑腿伸缩驱动电机22112，在第二支撑腿上也有相同的结构设置。行走机器人进行移动时，支撑腿22的旋转驱动电机驱动支撑腿22进行旋转，支撑腿伸缩驱动电机控制支撑腿22长度的伸缩，便于控制支撑腿22在旋转移动过程中移动平台1的水平。优选的，上述的支撑腿单元2中每一支撑腿22是电推杆、液压杆，气动杆或电动伸缩架中的一种。本实施例采用的是电推杆。

优选的，三个支撑腿单元行走机器人还与三个支撑腿单元2对应的设置有三个支架3，每一支架3其一端可转动的固定在移动平台1上，另一端可移动的固定在其所对应的支撑腿单元2的基架21上；三个支架3可同步移动的与三个支撑腿单元2的基架21配合在一起。优选的，三个支架3形成一整体框架以便于更好的实现支架3的同步移动，当然可选的，三个支架3也可以单独设置。支架3单独设置也好，整体设置也好，都进一步优选的，在支架3与其对应的支撑腿单元2的基架21移动配合的部位形成一移动部31，与之配合的，基架21对应的形成导轨或导槽211结构与移动部31配合，具体的，移动部31可优化为滚轮或滑块。

进一步优选的，每一支架3均设置有支架驱动单元，驱动单元包括支架移动驱动电机322和支架旋转驱动电机321，使所述支架3能相对基架21移动和带动所对应支撑腿单元2相对移动平台1整体旋转。其中，驱动单元的支架移动驱动电机322通过支架驱动机构32驱动支架3相对基架21移动，支架旋转驱动电机321驱动支架3带动和支架3连接的对应支撑腿单元2相对移动平台1整体进行旋转。优选的，在支架移动驱动电机322上设置有支架水平位置传感器33，用于控制支架3的水平，支架旋转驱动电机321驱动支架3旋转的角度可根据道路情况进行预设。

还可以进一步优选的，上述的移动平台1和三个支撑腿单元2的基架21均设有用于监测移动平台1水平程度的基架水平位置传感器23，以控制支撑腿22的伸缩长度保持移动平台1为水平状态。

由此，当行走机器人需要迈出第一支撑腿组(A1A2A3)或第二支撑腿组(B1B2B3)时，三个支架3在各自对应的基架21上可同步移动使移动平台1重心移动到需要承重的支撑腿组上；当移动平台1重心落在需要承重的支撑腿组上时，这一端的支撑腿组被控制使移动平台1形成稳定平面并使得这一平面保持水平；行走时，第一支撑腿组(A1A2A3)和第二支撑腿组(B1B2B3)交替迈出完成行走动作，由于承重腿总是与地面接触，极大的保证了行走时的稳定性。

本实施例提供的一种带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人转弯半径小，每个支撑腿单元2内的支撑腿分别独立控制其旋转和伸缩，通过控制匀速器4与移动平台1之间进行运动动作配合，可实现带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人在道路上水平稳定移动的同时匀速器4上方的负载相对大地坐标系做匀速运动。

实施例2：

本发明并不限于每个支撑腿单元2只有三个腿，每组有四个、五个、六个也是允许的，此外，支撑腿22的类型不但可以是电推杆，也可以是，如图2，图3及图4所示实施例就是采用电动伸缩架，此外每个支撑腿单元2具有4个支撑腿22的情形，这些都是被允许的，只要不出超出本发明的发明主旨，都在本专利的保护范围之内。

本实施例中的多支撑腿单元2的其他结构在实施例1中已有阐述，在此不再赘述。

实施例3：

本实施例提供一种带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人的操作方法，以实施例1中2*2*2形式的三支撑腿单元2行走机器人为例，如图1，具体为：

S1：当要迈出的腿组是第一支撑腿组A1A2A3时，使多个支架3载着移动平台1同步向各自支撑腿单元2的第二支撑腿222移动，直到移动平台1的重心落在由多个第二支撑腿222构成的第二支撑腿组B1B2B3上；

S2：使第一支撑腿组A1A2A3的各个第一支撑腿221缩短；

S3：使各个支撑腿单元2绕各自第二支撑腿222向同一运动方向旋转；

S4：在第一支撑腿组A1A2A3的各第一支撑腿221转动到指定方向的过程中，使第一支撑腿组A1A2A3的各第一支撑腿221进行复位旋转并在第一支撑腿组A1A2A3落地前完成；

S5：在使第一支撑腿组A1A2A3的各第一支撑腿221复位旋转完成后，使第一支撑腿组A1A2A3的各第一支撑腿221伸长，保证第一支撑腿组A1A2A3落地后移动平台1稳定且保持水平；

S6:在第一支撑腿组A1A2A3的各第一支撑腿221依次进行转动、复位旋转、伸长动作的过程中，控制负载移动装置41以预设V进行匀速运动；

S7：当多个第一支撑腿221落回到地面后，移动平台1的多个支架3移动，移动过程中先以加速度a做加速运动，经过时间2t后，速度由0增加到2V，在移动平台1加速移动过程中，控制负载移动装置41以加速度-a做减速运动，速度由V减到-V，在上述过程中，负载相对大地坐标系产生的加速度等于移动平台1与负载移动装置41的加速度之和，即等于0，负载相对大地坐标系未发生加速或减速，因此负载相对于大地坐标系是以速度V做匀速运动；

S8：在移动平台1的多个支架做完加速运动，移动速度达到2V后，再以加速度-a做减速运动，经过时间2t后，速度由2V减速到0，在移动平台1减速移动过程中，控制负载移动装置41以加速度a做加速运动，速度由-V增加到V，与步骤S7同理，负载在此过程中产生的加速度仍然等于0，负载相对大地坐标系仍未发生加速或减速，负载相对于大地坐标系仍然是以速度V做匀速运动；

S9:在移动平台1的多个支架3做完减速运动的同时负载移动装置41做完加速运动，在移动平台1多个支架3移动速度减到0时，负载移动装置41的速度增加到预设速度V，移动平台1重心落在由多个第一支撑腿221构成的第一支撑腿组A1A2A3；

S10：完成带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人第一支撑腿组的运动动作；

S11：当完成第一支撑腿组的运动动作后，控制由各支撑腿单元第二支撑腿222构成的第二支撑腿组B1B2B3迈出；

S12：使第二支撑腿组B1B2B3的各个第二支撑腿222缩短；

S13：使各个支撑腿单元2绕各自第一支撑腿221向同一运动方向旋转；

S14：在第二支撑腿组B1B2B3的各第二支撑腿222转动到指定方向的过程中，使第二支撑腿组B1B2B3的各第二支撑腿222进行复位旋转并在第二支撑腿组B1B2B3落地前完成；

S15：在使第二支撑腿组B1B2B3的各第二支撑腿222进行复位完成后，使第二支撑腿组B1B2B3的各第二支撑腿222伸长，保证第二支撑腿组B1B2B3落地后移动平台1稳定且保持水平；

S16：当多个第二支撑腿222落回到地面后，控制多个支架3移动，使移动平台1重心落在由多个第二支撑腿222构成的第二支撑腿组B1B2B3上；

S17：在第二支撑腿组B1B2B3迈出、落回地面过程中，控制负载支撑装置4以速度V匀速移动，因此在上述过程中负载相对于大地坐标系是以速度V做匀速运动；

S18：当多个第二支撑腿222落回到地面后，移动平台1的多个支架3移动，移动过程中先以加速度a做加速运动，经过时间2t后，速度由0增加到2V，在移动平台1加速移动过程中，控制负载移动装置41以加速度-a做减速运动，速度由V减到-V，在上述过程中，负载相对大地坐标系产生的加速度等于移动平台1与负载移动装置41的加速度之和，即等于0，负载相对大地坐标系未发生加速或减速，因此负载相对于大地坐标系是以速度V做匀速运动；

S19：在移动平台1的多个支架移动速度达到2V后，再以加速度-a做减速运动，经过时间2t后，速度由2V减速到0，在移动平台1减速移动过程中，匀速器驱动电机441控制负载移动装置41以加速度a做加速运动，速度由-V增加到V，与步骤S18同理，负载在此过程中产生的加速度仍然等于0，负载相对大地坐标系仍未发生加速或减速，以此实现负载相对于大地坐标系仍然是以速度V做匀速运动；

S20:在多个支架3做完减速运动的同时负载移动装置41做完加速运动，此时移动平台1的速度减为0，负载移动装置41的速度增加到预设速度V，移动平台1的重心落在由多个第二支撑腿222构成的第二支撑腿组B1B2B3；

S21：完成带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人第二支撑腿组B1B2B3的运动动作。

当第二支撑腿组B1B2B3落回到地面后，带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人重复S1～S21的动作步骤就可以实现行走机器人的连续运动。

本实施例优选的，负载移动装置41加速时的加速度大小为a，加速时间为t,t的大小与与导引部42的尺寸及匀速器驱动电机441转速大小相关，相应的，负载移动装置41加速后达到的速度V＝at。

本实施例中，旋转复位是使每个支撑腿单元2的第一支撑腿221或第二支撑腿222因上一周期旋转而与基架21形成的转角归零。

优选的，为保证移动平台1在行走过程中处于水平状态，利用设置在移动平台1上的水平位置传感器和设置在每一支撑腿单元2基架21上的水平传感器控制第一支撑腿组A1A2A3或第二支撑腿组B1B2B3使移动平台1稳定且保持水平。

优选的，利用设置在移动平台1上的水平位置传感器，如两轴角度传感器，来检测移动平台1的角度值，从而判断移动平台1是否有偏移，如有偏移根据测量的角度值进行相应调整以使移动平台1保持水平。

优选的，利用设置在每一支撑腿单元2的基架21上的水平传感器来调整支撑腿单元基架使其保持水平状态。水平传感器可为压力传感器或者角度传感器。

本实施例中提供的带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人运动控制方法，无论支撑腿单元2是几个，都可保证移动过程中移动平台1的水平稳定移动，利用驱动电机分别独立控制行走机器人支撑腿组与负载匀速器4移动，使得负载在大地坐标系中做匀速运动。

实施例4：

本实施例中，对实施例3中S4、S14步骤、S5、S15步骤做了调整：

具体的，S4、S14步骤为：

S4：在第一支撑腿组A1A2A3的各第一支撑腿221转动到指定方向过程后，使第一支撑腿组A1A2A3的各第一支撑腿221进行复位旋转并在第一支撑腿组A1A2A3落地前完成；

S14：第二支撑腿组B1B2B3的各第二支撑腿转动到指定方向过程中，使第二支撑腿组B1B2B3的各第二支撑腿222进行复位旋转并在第二支撑腿组B1B2B3落地前完成；

具体的，S5、S15步骤为：

S5：在使第一支撑腿组A1A2A3的各第一支撑腿221进行复位旋转过程后，使第一支撑腿组A1A2A3的各第一支撑腿221伸长，保证第一支撑腿组A1A2A3完成复位旋转落地后移动平台1稳定且保持水平；

S15：在使第二支撑腿组B1B2B3的各第二支撑腿222进行复位旋转过程中，使第二支撑腿组B1B2B3的各第二支撑腿222伸长，保证第二支撑腿组B1B2B3完成复位旋转落地后移动平台1稳定且保持水平；

其他步骤同实施例3。

实施例5：

本实施例中，对实施例3中对S4、S14步骤、S5、S15步骤做了调整：

具体的，S4、S12步骤为：

S4：在第一支撑腿组A1A2A3的各第一支撑腿221转动到指定方向过程中，使第一支撑腿组A1A2A3的各第一支撑腿221进行复位旋转并在第一支撑腿组A1A2A3落地前完成；

S14：在第二支撑腿组B1B2B3的各第二支撑腿222转动到指定方向过程中，使第二支撑腿组B1B2B3的各第二支撑腿222进行复位旋转并在第二支撑腿组B1B2B3落地前完成；

具体的，S5、S13步骤为：

S5：在使第一支撑腿组A1A2A3的各第一支撑腿221进行复位旋转过程中，使第一支撑腿组A1A2A3的各第一支撑腿221伸长，保证第一支撑腿组A1A2A3完成复位旋转落地后移动平台1稳定且保持水平；

S15：在使第二支撑腿组B1B2B3的各第二支撑腿222进行复位旋转过程中，使第二支撑腿组B1B2B3的各第二支撑腿222伸长，保证第二支撑腿组B1B2B3完成复位旋转落地后移动平台1稳定且保持水平；

其他步骤同实施例3。

本发明由于始终保证每一支撑腿单元均提供一条腿形成支撑腿组，因此极大提升了在比较大的载重情况下行走的稳定性，通过控制各支撑腿在复位旋转过程中进行伸长动作，进一步缩短了行走机器人使用一条支撑腿支持重心的时间，使得多支撑腿单元行走机器人行走移动加快，运动状态更加连续。

综上，上述实施例提供的带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人的结构简单，通过设置多个支撑腿组，并根据每一支撑腿组中的每一支撑腿上的水平传感器分别独立控制每个支撑腿组的旋转移动以及控制每组支撑腿单元内的支撑腿的旋转和伸缩，实现了较小半径下的转弯的同时实现了带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人的移动平台在移动过程中的水平稳定移动，利用驱动电机分别独立控制行走机器人支撑腿组与负载匀速器移动，使得负载在大地坐标系中做匀速运动。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (21)

1.一种带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人，其特征在于，包括：

匀速器，移动平台，多个支撑腿单元；其中，

所述匀速器用于支撑负载，其可移动地设置在所述移动平台上；

所述移动平台支撑在所述多个支撑腿单元上；

所述多个支撑腿单元可转动地设置在所述移动平台不同侧的下方；所述每一支撑腿单元包括一支架、一基架和两个支撑腿，其中：

所述支架其上部与所述移动平台可转动地设置在一起，其下部与所述基架可移动的设置在一起；

所述基架的下方设置两个支撑腿，分别为第一支撑腿和第二支撑腿，所述第一支撑腿和第二支撑腿均可被独立控制旋转和改变伸缩长度；

所述多个支撑腿单元的第一支撑腿共同构成第一支撑腿组，所述多个支撑腿单元的第二支撑腿共同构成第二支撑腿组，所述第一支撑腿组的各个支撑腿和所述第二支撑腿组的各个支撑腿均可被控制同步转动；

所述多个支架可同步移动的与其对应的基架配合在一起；当所述带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人需要迈出所述第一支撑腿组或第二支撑腿组时，所述多个支架在各自对应的基架上可同步移动使所述移动平台重心移动到需要承重的所述支撑腿组上；

当所述移动平台重心落在需要承重的所述支撑腿组上时，这一端的支撑腿组被控制使所述移动平台形成稳定平面并使得这一平面保持水平；

行走时，所述第一支撑腿组和第二支撑腿组交替迈出完成行走动作，控制所述移动平台与所述匀速器分别以不同的速度进行移动使所述负载相对大地坐标系做匀速运动。

2.如权利要求1所述带有匀速器的的多支撑腿单元行走机器人，其特征在于，所述多个支架形成一整体框架或者是分别单独设置。

3.如权利要求1，2任一所述的带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人，其特征在于，所述支撑腿单元的支架上形成有移动部,所述基架对应的形成有导轨或导槽结构与所述移动部配合。

4.如权利要求3所述的带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人，其特征在于，所述移动部为滚轮或滑块。

5.如权利要求3所述的带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人，其特征在于，所述每一支架均设有支架驱动单元，使所述支架能相对基架移动和带动所对应支撑腿单元相对所述移动平台整体旋转。

6.如权利要求5所述的带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人，其特征在于，所述每一支架驱动单元均包括支架移动驱动电机和支架旋转驱动电机。

7.如权利要求1,2,4,5任一所述的带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人，其特征在于，所述每一支撑腿是电推杆、液压杆，气动杆或电动伸缩架中的一种。

8.如权利要求1,2,4,5任一所述的带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人，其特征在于，所述每一支撑腿均设有支撑腿驱动单元，使所述支撑腿可被独立控制伸缩和旋转。

9.如权利要求8所述的带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人，其特征在于，所述每一支撑腿驱动单元包括一支撑腿旋转驱动电机和支撑腿伸缩驱动电机。

10.如权利要求1,2,4,5，9任一任一项所述的带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人，其特征在于，所述移动平台和所述多个支撑腿单元的基架均设有水平传感器。

11.如权利要求1,2,4,5，9任一任一项所述的带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人，其特征在于，所述多个支撑腿单元大于或等于3个。

12.如权利要求1,2,4,5，9任一所述的带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人，其特征在于，所述匀速器包括负载移动装置，导引部，滑动部以及驱动组件。

13.如权利要求1,2,4,5，9任一所述的带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人，其特征在于，所述匀速器的导引部设置在所述移动平台上方，所述负载移动装置通过所述滑动部设置在所述导引部上方，使得所述负载移动装置可沿着所述导引部移动。

14.如权利要求1,2,4,5，9任一所述的带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人，其特征在于，所述匀速器的滑动部与所述导引部之间对应形成导轨或导槽结构进行配合。

15.如权利要求1,2,4,5，9任一所述的带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人，其特征在于，所述匀速器的滑动部为滚轮或滑块。

16.如权利要求1,2,4,5，9任一所述的带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人，其特征在于，所述负载移动装置与所述驱动组件之间可形成驱动连接，使得所述驱动组件通过该连接将动力传递给所述负载移动装置，实现所述负载移动装置的移动。

17.一种如权利要求1-16任一项所述的带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：当要迈出的腿组是所述第一支撑腿组时，使所述多个支架载着所述移动平台同步向所述各自支撑腿单元的第二支撑腿移动，直到所述移动平台的重心落在所述由多个第二支撑腿构成的第二支撑腿组上；

S2：使所述第一支撑腿组的各个第一支撑腿缩短；

S3：使所述各个支撑腿单元绕各自第二支撑腿向同一运动方向旋转；

S4：在所述第一支撑腿组的各第一支撑腿转动到指定方向的过程中或过程后，使所述第一支撑腿组的各第一支撑腿进行复位旋转并在第一支撑腿组落地前完成；

S5：在使所述第一支撑腿组的各第一支撑腿进行复位旋转过程中或过程后，使所述第一支撑腿组的各第一支撑腿伸长，保证所述第一支撑腿组完成复位旋转落地后所述移动平台稳定且保持水平；

S6:在所述第一支撑腿组的各第一支撑腿依次进行转动、复位旋转、伸长动作的过程中，控制所述负载移动装置以预设速度V进行匀速运动；

S7：当所述多个第一支撑腿落回到地面后，所述移动平台的多个支架移动，移动过程中以加速度a做加速运动，同时使所述负载移动装置以加速度-a做减速运动，在此过程中负载相对大地坐标系产生的加速度等于所述移动平台与所述负载移动装置的加速度之和，即等于0，负载相对大地坐标系未发生加速或减速，因此负载相对于大地坐标系是以速度V做匀速运动；

S8：在所述移动平台的多个支架做完加速运动后，控制所述移动平台支架再以加速度-a做减速运动，在所述移动平台减速移动过程中，所述负载移动装置以加速度a做加速运动，与步骤S7同理，负载在此过程中产生的加速度仍然等于0，负载相对大地坐标系仍未发生加速或减速，负载相对于大地坐标系仍然是以速度V做匀速运动；

S9:在所述移动平台多个支架做完减速运动的同时所述负载移动装置做完加速运动，此时所述移动平台的速度减为0，所述负载移动装置的速度增加到预设速度V，所述移动平台重心落在由所述多个第一支撑腿构成的第一支撑腿组上；

S10：完成所述带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人第一支撑腿组的运动动作。

18.如权利要求17所述的带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人的控制方法，其特征在于，还包括：

S11：当完成所述第一支撑腿组的运动动作后，控制由所述各支撑腿单元第二支撑腿构成的第二支撑腿组迈出；

S12：使所述第二支撑腿组的各个第二支撑腿缩短；

S13：使所述各个支撑腿单元绕各自第一支撑腿向同一运动方向旋转；

S14：在所述第二支撑腿组的各第二支撑腿转动到指定方向的过程中或过程后，使所述第二支撑腿组的各第二支撑腿进行复位旋转并在第二支撑腿组落地前完成；

S15：在使所述第二支撑腿组的各第二支撑腿进行复位旋转过程中或过程后，使所述第二支撑腿组的各第二支撑腿伸长，保证所述第二支撑腿组完成复位旋转落地后所述移动平台稳定且保持水平；

S16：当所述多个第二支撑腿落回到地面后，控制所述多个支架移动，使所述移动平台重心落在所述由多个第二支撑腿构成的第二支撑腿组上；

S17：在所述第二支撑腿组迈出、落回地面过程中，控制所述负载支撑装置以预设速度V做匀速运动，因此在上述过程中负载相对于大地坐标系是以速度V做匀速运动；

S18：当所述多个第二支撑腿落回到地面后，所述移动平台的多个支架移动，移动过程中先以加速度a做加速运动，同时所述负载移动装置以加速度-a做减速运动，在此过程中，负载相对大地坐标系产生的加速度等于所述移动平台与所述负载移动装置的加速度之和，即等于0，负载相对大地坐标系未发生加速或减速，因此负载相对于大地坐标系是以速度V做匀速运动；

S19：在所述移动平台的多个支架做完加速运动后，所述移动平台支架再以加速度-a做减速运动，在所述移动平台减速移动过程中，所述负载移动装置以加速度a做加速运动，与步骤S18同理，负载在此过程中产生的加速度仍然等于0，负载相对大地坐标系仍未发生加速或减速，以此实现负载相对于大地坐标系仍然是以速度V做匀速运动；

S20:在所述多个支架做完减速运动的同时所述负载移动装置做完加速运动，此时所述移动平台的速度减为0，所述负载移动装置的速度增加到预设速度V，所述移动平台重心落在由所述多个第二支撑腿构成的第二支撑腿组；

S21：完成所述带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人第二支撑腿组的运动动作，由此完成所述带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人的一个完整运动动作。

19.如权利要求18所述的带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人的控制方法，其特征在于：当所述第二支撑腿组落回到地面，继续往前运动时重复S1～S21步骤就可以实现连续运动。

20.如权利要求17-19任一项所述的带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人的控制方法，其特征在于：所述旋转复位是使所述每个支撑腿单元的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。

21.如权利要求17-19任一所述的带有匀速器的多支撑腿单元行走机器人的控制方法，其特征在于：控制所述第一支撑组或第二支撑组使所述移动平台稳定且保持水平是利用设置在移动平台上的水平位置传感器和设置在每一支撑腿单元基架上的水平传感器实现的。