CN110588830A - 一种带匀速器的双支撑腿组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双支撑腿组行走机器人及其控制方法，包括：匀速器，基架，支撑轴，两个支撑腿组。本发明通过支撑腿组中的支撑腿的旋转实现机器人的行走，转弯半径小，结构简单，每组支撑腿组中的支撑腿可单独被控制调整伸缩长度，每个支撑腿可以和路面接触，避免支撑腿悬空，提高行走机器人的稳定性，通过控制匀速器上的纵向移动补偿装置和横向移动补偿装置分别进行运动，实现了带有匀速器的双支撑腿组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，解决了目前负载机器人行走不稳定、负载运动速度不均匀的问题。

Description

一种带匀速器的双支撑腿组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，具体地说涉及一种带匀速器的双支撑腿组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

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，行走时机器人机身容易受到地面凹凸程度的影响而倾斜、负载无法相对大地坐标系做匀速运动的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种带匀速器的双支撑腿组行走机器人及其控制方法。

本发明的技术方案为：

一种带有匀速器的双支撑腿组行走机器人，其特征在于，包括：

匀速器，支撑轴，基架，两个支撑腿组，即第一支撑腿组和第二支撑腿组；

负载放置在匀速器上；

匀速器设置在支撑轴的上方；

支撑轴一端可转动的设置在匀速器底部，另一端可移动的设置在基架上；

匀速器包括负载移动平台、纵向移动补偿装置、横向移动补偿装置，负载移动平台设置在纵向移动补偿装置上方，纵向移动补偿装置设置在横向移动补偿装置上方，纵向移动补偿装置与横向移动补偿装置可被控制独立运动对负载的纵向与横向位移进行补偿，从而保证负载的匀速运动状态；

两个支撑腿组可旋转地装设在基架的下方并位于基架两侧；

两个支撑腿组的每一支撑腿组均设有多个支撑腿，每支撑腿均可单独伸缩且伸缩长度可被独立控制；

行走时，两个支撑腿组交替迈出完成行走动作；

在上述带有匀速器的双支撑腿组行走机器人运动过程中，匀速器的纵向移动补偿装置和横向移动补偿装置被控制配合动作使所述负载相对大地坐标系做匀速运动。

上述方案进一步可选的，支撑轴包括支撑轴转动部与支撑轴移动部，支撑轴转动部与支撑轴移动部之间形成旋转配合。

上述方案进一步可选的，支撑轴转动部可被控制相对支撑轴移动部进行独立旋转。

上述方案进一步可选的，支撑轴移动部为滚轮或滑块。

上述方案进一步可选的，基架对应支撑轴移动部形成导轨或导槽结构进行配合。

上述方案进一步可选的，基架的底部两侧各设有一个底盘与支撑腿组对应，底盘可转动地固定在基架的下方，支撑腿组的各支撑腿可转动的固定在其相对应的底盘的下方。

上述方案进一步可选的，底盘形成一支撑孔，基架对应地形成支撑轴，支撑轴与支撑孔可转动的配合在一起。

上述方案进一步可选的，支撑腿是电推杆、液压杆，气动杆或电动伸缩架中的一种。

上述方案进一步可选的，两支撑腿组之间的横向距离可调整。

上述方案进一步可选的，匀速器设有匀速器移动驱动器。

上述方案进一步可选的，每一支撑腿组均设置有旋转驱动器，该驱动器是电动机，液压马达，电动推杆，液压杆，气动推杆中的一种；每一支撑腿均设有伸缩驱动器，该驱动器是电推杆、液压杆，气动杆或电动伸缩架中的一种。

上述方案进一步可选的，每个支撑腿组的支撑腿均设有压力传感器，用于控制支撑腿伸缩长度。

本发明还提供了一种带有匀速器的双支撑腿组行走机器人的控制方法，具体为：

S0：选择先迈第一支撑腿组，使匀速器停在基架的一端形成行走前的初始状态，此时匀速器的重心落在第二支撑腿组重心范围内；

S1：使第一支撑腿组缩短；

S2：使第一支撑腿组及基架绕第二支撑腿组旋转；

S3：在第一支撑腿组转动到指定方向的过程中或过程后，使第一支撑腿组进行复位旋转并在第一支撑腿组落地前完成；

S4：在使第一支撑腿组进行复位旋转过程中或过程后，使第一支撑腿组伸长，保证第一支撑腿组完成复位旋转落地后基架稳定且保持水平；

S5：在第一支撑腿组依次进行旋转、复位、伸长动作的过程中，控制支撑轴转动部进行与第一支撑腿组相反方向的旋转运动，并使匀速器纵向移动补偿装置与横向移动补偿装置进行纵向与横向上的移动配合，进行负载姿态的调整并弥补负载因第一支撑腿组旋转在纵向及横向上形成的位移偏差，同时实现负载在前进方向上以速度V进行匀速运动；

S6：当第一支撑腿组落回到地面后，控制第一支撑腿组与第二支撑腿组均静止不动，控制纵向移动补偿装置与横向移动补偿装置停止运动，再驱动匀速器以速度V从第二支撑腿组向第一支撑腿组方向匀速移动，使匀速器的重心落在第一支撑腿组的重心范围内；

S7：完成带有匀速器的双支撑腿组行走机器人第一支撑腿组的运动动作；

S8：当完成第一支撑腿组的运动动作后，控制第二支撑腿组迈出；

S9：使第二支撑腿组缩短；

S10：使第二支撑腿组及基架绕第一支撑腿组旋转；

S11：在第二支撑腿组转动到指定方向的过程中或过程后，使第二支撑腿组进行复位旋转并在第二支撑腿组落地前完成；

S12：在使第二支撑腿组进行复位旋转过程中或过程后，使第二支撑腿组伸长，保证第二支撑腿组完成复位旋转落地后基架稳定且保持水平；

S13：在第二支撑腿组依次进行转动、复位以及伸长动作的过程中，控制支撑轴转动部进行与第二支撑腿组相反方向的旋转运动，并使匀速器纵向移动补偿装置与横向移动补偿装置进行纵向与横向上的移动配合，进行负载姿态的调整并弥补负载因第二支撑腿组旋转在纵向及横向上形成的位移偏差，同时实现负载在前进方向上以速度V进行匀速运动；

S14：当第二支撑腿组落回到地面后，控制第一支撑腿组与第二支撑腿组均静止不动，控制纵向移动补偿装置与横向移动补偿装置停止运动，再驱动匀速器以速度V从第一支撑腿组向第二支撑腿组方向匀速移动，使匀速器的重心落在第二支撑腿组的重心范围内；

S15：完成带有匀速器的双支撑腿组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双支撑腿组行走机器人的一个完整运动动作。

上述方案优选的，当第二支撑腿组落回到地面，重心移到第二支撑腿组后，带有匀速器的双支撑腿组行走机器人可以重新收缩第一条支撑腿组并绕第二支撑腿组旋转，重复以上S1～S15步骤就可以实现连续运动。

上述方案优选的，旋转复位是使第一支撑腿组或第二支撑腿组因上一周期旋转而与基架形成的转角归零。

上述方案优选的，当任一支撑腿组落回到地面时，在支撑组每一支撑腿被监测压力相等的情况下使该组支撑腿伸长到基架可以保持水平的位置。

相对于现有技术，本发明通过支撑腿组中的支撑腿的旋转实现机器人的行走，转弯半径小，结构简单，每组支撑腿组中的支撑腿可单独被控制调整伸缩长度，每个支撑腿可以和路面接触，避免支撑腿悬空，提高行走机器人的稳定性，通过控制匀速器的纵向移动补偿装置与横向移动补偿装置之间进行相对运动，便于实现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，解决了目前负载机器人行走不稳定、负载运动速度不均匀的问题。

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示意图1；

图2是本发明一实施例的立体示意图2；

图3是本发明一实施例的立体示意图3；

图中附图标记表示为：

1-匀速器；11-纵向移动补偿装置；111-纵向补偿导引部；112-纵向补偿滑动部；113-纵向补偿驱动组件；1131-纵向驱动轴；1132-纵向驱动电机；12-横向移动补偿装置；121-横向补偿导引部；122-横向补偿滑动部；123-横向补偿驱动组件；1231-横向驱动轴；1232-横向驱动电机；13-负载移动平台；

2-基架；21-导槽；22-丝杆；23-挡板固件；24-匀速器驱动电机；

3-第一支撑腿组；4-第二支撑腿组；

41-第一支撑腿；411-第一支撑腿底盘；4111-第一支撑腿驱动机构；41111-第一支撑腿伸缩驱动电机；

42-第二支撑腿；421-第二支撑腿底盘；4211-第二支撑腿驱动机构；42111-第二支撑腿伸缩驱动电机；

43-第三支撑腿；431-第三支撑腿底盘；4311-第三支撑腿驱动机构；43111-第三支撑腿伸缩驱动电机；

44-第四支撑腿；441-第四支撑腿底盘；4411-第四支撑腿驱动机构；44111-第四支撑腿伸缩驱动电机；

5-底盘；51-底盘驱动电机；52-底盘移动导轨；6-移动部；

7-支撑轴；71-支撑轴移动部；72-支撑轴转动部；721-支撑轴转动部定子；722-支撑轴转动部转子。

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1-3，一种带有匀速器的双支撑腿组行走机器人，包括：匀速器1，支撑轴7，基架2，第一支撑腿组3和第二支撑腿组4；

负载放置在匀速器1上；

匀速器1设置在支撑轴7的上方；

支撑轴7一端可转动的设置在匀速器1底部，另一端可移动的设置在基架2上；

匀速器1包括负载移动平台13、纵向移动补偿装置11、横向移动补偿装置12，负载移动平台13设置在纵向移动补偿装置11上方，纵向移动补偿装置11设置在横向移动补偿装置12上方，纵向移动补偿装置11与横向移动补偿装置12可被控制独立运动对负载的纵向与横向位移进行补偿，从而保证负载的匀速运动状态；

第一支撑腿组3和第二支撑腿组4可旋转地装设在基架2的下方并位于基架2两侧；

第一支撑腿组3和第二支撑腿组4均设有多个支撑腿，每支撑腿均可单独伸缩且伸缩长度可被独立控制；

行走时，第一支撑腿组3和第二支撑腿组4交替迈出完成行走动作，

具体的，匀速器1首先被控制向需要承重的支撑腿组一侧移动，使重心落在该一侧的支撑腿组重心范围内；再使需要迈出的支撑腿组收缩并旋转到指定方向；并在迈出的支撑腿组落地前，使该侧支撑腿组伸长到可以使基架2保持稳定水平的长度；

在上述行走机器人运动过程中，匀速器1被控制配合动作使负载相对大地坐标系做匀速运动。

下面的具体的描述上述结构：

负载设置在匀速器1上，优选的，匀速器1由横向移动补偿装置12，纵向移动补偿装置11以及负载移动平台13组成，具体的，负载放置在负载移动平台13上，负载移动平台13的下方设置有纵向移动补偿装置11，纵向移动补偿装置11的下方设置有横向移动补偿装置12。纵向移动补偿装置11与横向移动补偿装置12可独立在纵向与横向上移动，通过纵向移动补偿装置11与横向移动补偿装置12之间的协调运动，一方面弥补负载因支撑腿转动造成的位移偏差，一方面实现负载在前进方向上的匀速移动。

纵向移动补偿装置11上形成有纵向补偿导引部111与纵向补偿滑动部112，纵向补偿滑动部112可滑动的配合在纵向补偿导引部111上，本实施例优选的，纵向补偿导引部111为一对平行的滑轨，与之相配合的纵向补偿滑动部112为滑块，负载移动平台13优选为一矩形平板，负载移动平台13通过纵向补偿滑动部112沿着纵向补偿导引部111来回移动。

本实施例还可优选的，纵向补偿滑动部112为滚轮，与之移动配合的，纵向补偿导引部111为滚轮滑槽。

纵向补偿驱动组件113用于驱动负载移动平台13在纵向补偿导引部111上滑动。

本实施例可优选的，纵向补偿驱动组件113包括纵向驱动轴1131、纵向驱动电机1132，进一步优选的，纵向驱动电机1132设置在负载移动平台13纵向移动的一端，与纵向驱动轴1131驱动连接，纵向驱动轴1131另一端与负载移动平台13驱动连接，具体的，纵向驱动轴1131与负载移动平台13产生螺纹配合，可优选的，在负载移动平台13的底部设置一个内孔带有螺纹的螺纹块，螺纹块与纵向驱动轴1131形成斜螺纹配合，使纵向驱动电机1132的旋转运动转化为负载移动平台13的在纵向上直线运动。

横向移动补偿装置12上形成有横向补偿导引部121与横向补偿滑动部122，横向补偿滑动部122可滑动的配合在横向补偿导引部121上，本实施例优选的，横向补偿导引部121为一对平行的滑轨，与之相配合的横向补偿滑动部122为滑块，纵向移动补偿装置11可通过横向补偿滑动部122沿着横向补偿导引部121在横向上来回移动。

本实施例还可优选的，横向补偿滑动部122为滚轮，与之移动配合的，横向补偿导引部121为滚轮滑槽。

横向补偿驱动组件123用于驱动纵向移动补偿装置11在横向补偿导引部121上滑动。

本实施例可优选的，横向补偿驱动组件123包括横向驱动轴1231、横向驱动电机1232，进一步优选的，横向驱动电机1232设置在纵向移动补偿装置11在横向上移动的一端，与横向驱动轴1231驱动连接，横向驱动轴1231另一端与纵向移动补偿装置11驱动连接，具体的，横向驱动轴1231与纵向移动补偿装置11产生螺纹配合，可优选的，在纵向移动补偿装置11的底部设置一个内孔带有螺纹的螺纹块，螺纹块与横向驱动轴1231形成斜螺纹配合，使横向驱动电机1232的旋转运动转化为纵向移动补偿装置11在横向上的直线运动。

支撑轴7一端可转动的设置在匀速器1底部，另一端可移动的设置在基架2上，通过支撑轴7可移动的一端控制匀速器1在基架2的两侧之间移动改变匀速器1的重心位置，通过支撑轴7可转动的一端调整匀速器1上负载的姿态，避免负载姿态因支撑腿组的旋转发生改变，进而影响负载的匀速运动状态。

优选的，支撑轴7与匀速器1转动配合的部位形成一个支撑轴转动部72，支撑轴转动部72由支撑轴转动部定子721与支撑轴转动部转子722组成，支撑轴转动部定子721与支撑轴转动部转子722可形成旋转配合。进一步的，支撑轴转动部转子722与匀速器1的底部固定连接，支撑轴转动部定子721与支撑轴移动部71固定连接。支撑轴转动部转子722内部带有转动电机，通过支撑轴转动部转子722的旋转可带动匀速器1的旋转，进而调整匀速器1上方负载的姿态，进一步保证负载的匀速运动状态不受影响。

优选的，支撑轴7与基架2移动配合的部位形成一个支撑轴移动部71，支撑轴移动部71可优化为滚轮和滑块，与之配合的，基架2对应形成导轨或导槽结构与支撑轴移动部71配合。本实施例优选的，支撑轴移动部71为滑块，基架2上对应形成导轨与支撑轴移动部71配合。

优选的，匀速器1设有移动驱动器，优选匀速器运动电机24，基架2上设有导槽21，由此匀速器运动电机24可驱动支撑轴7带着匀速器1在导槽21上运动。

两个支撑腿组可旋转地装设在基架2的下方并位于所述基架2两侧，两个支撑腿组的每一支撑腿组均设有多个支撑腿，每一支撑腿均可单独伸缩且伸缩长度可被独立控制，行走时，两个支撑腿组交替迈出完成行走动作。

为实现支撑腿组的协作控制，基架2的两侧底部与支撑腿组对应地各设有一个底盘5，第一支撑腿组3的底盘5直接固定在基架2的下方，第二支撑腿组4的底盘5通过移动部6可移动地设置在基架2的下方，使得两支撑腿组之间的横向距离可根据实际需要进行调整。具体的，第二支撑腿组4的底盘5可通过底盘驱动电机51的驱动在底盘移动导轨52上移动，与之对应的，移动部6上形成有滑块与底盘移动导轨52进行移动配合。

各支撑腿组的各支撑腿可转动的固定在其相对应的底盘5的下方，底盘5上形成有支撑孔，各支撑腿组的上方设置有连接架，连接架中间部位形成支撑轴，支撑轴与支撑孔转动的配合在一起，便于和连接架连接的支撑腿组旋转移动。

优选的，每一支撑腿组均设置有旋转驱动器，该驱动器可设置在对应的底盘上。

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，本实施例采用电推杆。优选的，每组支撑腿组包含4个支撑腿，即第一支撑腿41、第二支撑腿42、第三支撑腿43，第四支撑腿44，其中第一支撑腿41、第二支撑腿42、第三支撑腿43，第四支撑腿44底部分别设置有第一支撑腿底盘411、第二支撑腿底盘421、第三支撑腿底盘431，第四支撑腿底盘441，增大支撑腿和路面的接触面积，提高平稳性。

优选的，每一支撑腿可伸缩，可以是电推杆，也可以是液压杆，气动杆或电动伸缩架中的一种，每一支撑腿均设置有伸缩驱动电机使得行走机器人在行进路面凹凸不平处每个支撑腿仍能和路面接触，避免出现支撑腿悬空的现象。具体的可根据负载的水平状态监测及支撑腿着落路面的凹凸程度独立控制每个支撑腿伸缩，保证基架2维持稳定和水平状态。支撑腿需要进行伸缩时，第一支撑腿伸缩驱动电机41111通过第一支撑腿驱动机构4111，第二支撑腿伸缩驱动电机42111通过第二支撑腿驱动机构4211，第三支撑腿伸缩驱动电机43111通过第三支撑腿驱动机构4311，第四支撑腿伸缩驱动电机44111通过第四支撑腿驱动机构4411分别驱动对应的支撑腿完成伸缩动作。

为进一步实现支撑腿组的协作控制，可优选的，两个支撑腿组的每个支撑腿组设置一个共用的连接架，每一支撑腿组的多个支撑腿设置在相应的连接架下，每条支撑腿均可单独伸缩且伸缩长度可被独立控制。支撑腿的个数优选为3个或以上，为匀速器1提供更多的支撑点，提高支撑腿着落在路面上的稳定性。

进一步优选的，为更好的控制基架2维持稳定和保持水平状态，每个支撑腿上可设置一个压力传感器，通过压力传感器感知支撑腿和路面的接触程度，并将感知信号传递给平台的控制器，控制调整支撑腿的伸缩长度。

本实施例提供的一种带有匀速器的双支撑腿组行走机器人转弯半径小，通过支撑腿组交替迈出实现带有匀速器的双支撑腿组行走机器人在大地坐标系中的行走动作，而在支撑腿组相对大地坐标系不进行移动时，通过控制匀速器1的纵向移动补偿装置和横向移动补偿装置进行动作配合来实现负载相对大地坐标系做匀速运动。

实施例2：

下面以上述实施例为优选示例，提供一种带有匀速器的双支撑腿组行走机器人的控制方法实施例，该控制方法包括：

S0：选择先迈第一支撑腿组3，使匀速器1均停在基架2的一端形成行走前的初始状态，此时匀速器1的重心落在第二支撑腿组4重心范围内；

S1：使第一支撑腿组3缩短；

S2：使第一支撑腿组3及基架2绕第二支撑腿组4旋转；

S3：在第一支撑腿组3转动到指定方向的过程中或过程后，使第一支撑腿组3进行复位旋转并在第一支撑腿组3落地前完成；

S4：在使第一支撑腿组3进行复位旋转过程中或过程后，使第一支撑腿组3伸长，保证第一支撑腿组3完成复位旋转落地后基架2稳定且保持水平；

S5：在第一支撑腿组3依次进行旋转、复位、伸长动作的过程中，控制支撑轴转动部72进行与第一支撑腿组3相反方向的旋转运动，并使匀速器1纵向移动补偿装置11与横向移动补偿装置12进行纵向与横向上的移动配合，进行负载姿态的调整并弥补负载因第一支撑腿组3旋转在纵向及横向上形成的位移偏差，同时实现负载在前进方向上以速度V进行匀速运动；

S6：当第一支撑腿组3落回到地面后，控制第一支撑腿组3与第二支撑腿组4均静止不动，控制纵向移动补偿装置11与横向移动补偿装置12停止运动，再驱动匀速器1以速度V从第二支撑腿组4向第一支撑腿组3方向匀速移动，使匀速器1的重心落在第一支撑腿组3的重心范围内；

S7：完成带有匀速器的双支撑腿组行走机器人第一支撑腿组3的运动动作；

S8：当完成第一支撑腿组3的运动动作后，控制第二支撑腿组4迈出；

S9：使第二支撑腿组4缩短；

S10：使第二支撑腿组4及基架2绕第一支撑腿组3旋转；

S11：在第二支撑腿组4转动到指定方向的过程中或过程后，使第二支撑腿组4进行复位旋转并在第二支撑腿组4落地前完成；

S12：在使第二支撑腿组4进行复位旋转过程中或过程后，使第二支撑腿组4伸长，保证第二支撑腿组4完成复位旋转落地后基架2稳定且保持水平；

S13：在第二支撑腿组4依次进行转动、复位以及伸长动作的过程中，控制支撑轴转动部72进行与第二支撑腿组4相反方向的旋转运动，并使匀速器1的纵向移动补偿装置11与横向移动补偿装置12进行纵向与横向上的移动配合，进行负载姿态的调整并弥补负载因第二支撑腿组4旋转在纵向及横向上形成的位移偏差，同时实现负载在前进方向上以速度V进行匀速运动；

S14：当第二支撑腿组4落回到地面后，控制第一支撑腿组3与第二支撑腿组4均静止不动，控制纵向移动补偿装置11与横向移动补偿装置12停止运动，再驱动匀速器1以速度V从第一支撑腿组3向第二支撑腿组4方向匀速移动，使匀速器1的重心落在第二支撑腿组4的重心范围内；

S15：完成带有匀速器的双支撑腿组行走机器人第二支撑腿组4的运动动作，由此完成带有匀速器的双支撑腿组行走机器人的一个完整运动动作。

当所述第二支撑腿组4落回到地面，匀速器1重心移到第二支撑腿组4后，行走机器人可以重新收缩第一条支撑腿组3并绕第二支撑腿组4旋转，重复以上步骤S1～S15就可以实现连续运动，由此完成带有匀速器的双支撑腿组行走机器人的两支撑腿组对地面的运动。

本实施例提供的带有匀速器的双支撑腿组行走机器人控制方法，通过控制纵向移动补偿装置11与横向移动补偿装置12分别进行纵向与横向上的移动，对负载因支撑腿组旋转在纵向及横向上形成的位移偏差进行弥补，同时使得负载在前进方向上以速度V进行匀速运动，以此实现负载始终相对于大地坐标系做匀速运动，解决了传统机器人及其搬运的负载运动状态不顺畅，速度不均匀的问题。

实施例3：

一种带有匀速器的双支撑腿组行走机器人的控制方法，本实施例相较于实施例2，在控制方法的实现步骤上进行了个别步骤改变，具体如下：

有关第一支撑腿组：

复位旋转是在第一支撑腿组3绕第二支撑腿组4转动到指定方向的过程后进行；

第一支撑腿组3在复位旋转过程中伸长到能够在落回地面时基架2稳定且保持水平的位置；

同理：

第二支撑腿组4：

在第二支撑腿组4绕第一支撑腿组3转动到指定方向的过程后，使第二支撑腿组4进行复位旋转，并保证在第一支撑腿组3落地前完成；

当第二支撑腿组4完成复位旋转过程中，使第二支撑腿组4伸长到能够在落回地面时基架2稳定且保持水平；

在上述实施例2-3的带有匀速器的双支撑腿组行走机器人的控制方法中所述的旋转复位是使第一支撑腿组3或第二支撑腿组4因上一周期旋转而与基架2形成的转角归零。

在上述实施例2-3的带有匀速器的双支撑腿组行走机器人的控制方法中，当任一支撑腿组落回到地面时，在支撑腿组每一支撑腿被监测压力相等的情况下使该组支撑腿伸长到基架2可以保持水平的位置。

实施例4：

一种带有匀速器的双支撑腿组行走机器人的控制方法，本实施例相较于实施例2，在控制方法的实现步骤上进行了个别步骤改变，具体如下：

有关第一支撑腿组：

复位旋转是在第一支撑腿组3绕第二支撑腿组4转动到指定方向的过程中进行；

第一支撑腿组3在复位旋转过程中伸长到能够在落回地面时基架2稳定且保持水平的位置；

同理：

第二支撑腿组4：

在第二支撑腿组4绕第一支撑腿组3转动到指定方向的过程中，使第二支撑腿组4进行复位旋转，并保证在第一支撑腿组3落地前完成；

当第二支撑腿组4完成复位旋转过程中，使第二支撑腿组4伸长到能够在落回地面时匀速器1稳定且保持水平；

该方法极大的减少了腿组交替迈出时的中间停顿，动作更为流畅，可以走的更快。

本实施例提供的带有匀速器的双支撑腿组行走机器人控制方法，进一步缩短了行走机器人使用一组支撑腿支持重心的时间，使得带有匀速器的双支撑腿组行走机器人行走移动加快，运动状态更加连续。

综上，本发明提供的一种带有匀速器的双支撑腿组行走机器人及其控制方法，利用两支撑腿组和基架之间的旋转实现了小转弯半径，每组支撑腿组的多个支撑腿为行走机器人提供多个支撑点，双支撑腿组的每个支撑腿的长度可被独立控制，使得其在行进路面凹凸不平处每个支撑腿都能与路面接触，提高整体的移动稳定性。当然本发明并不限于每个支撑腿组必须只有4只腿，也可以有3支腿，5支腿，6支腿，只要是在本发明的构思下，不违背本发明主旨的变型都落在本专利的保护范围之内。

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 (17)

1.一种带有匀速器的双支撑腿组行走机器人，其特征在于，包括：

匀速器，支撑轴，基架，两个支撑腿组，即第一支撑腿组和第二支撑腿组；

负载放置在所述匀速器上；

所述匀速器设置在所述支撑轴的上方；

所述支撑轴一端可转动的设置在所述匀速器底部，另一端可移动的设置在所述基架上；

所述匀速器包括负载移动平台、纵向移动补偿装置、横向移动补偿装置，所述负载移动平台设置在所述纵向移动补偿装置上方，所述纵向移动补偿装置设置在所述横向移动补偿装置上方，所述纵向移动补偿装置与所述横向移动补偿装置可被控制独立运动对负载的纵向与横向位移进行补偿，从而保证所述负载的匀速运动状态；

所述两个支撑腿组可旋转地装设在所述基架的下方并位于所述基架两侧；

所述两个支撑腿组的每一支撑腿组均设有多个支撑腿，每支撑腿均可单独伸缩且伸缩长度可被独立控制；

行走时，所述两个支撑腿组交替迈出完成行走动作；

在上述行走机器人运动过程中，所述匀速器被控制配合动作使所述负载相对大地坐标系做匀速运动。

2.如权利要求1所述的一种带有匀速器的双支撑腿组行走机器人，其特征在于，所述支撑轴包括支撑轴转动部与支撑轴移动部，所述支撑轴转动部与所述支撑轴移动部之间形成旋转配合。

3.如权利要求2所述的一种带有匀速器的双支撑腿组行走机器人，其特征在于，所述支撑轴转动部可被控制相对所述支撑轴移动部进行独立旋转。

4.如权利要求2，3任一所述的一种带有匀速器的双支撑腿组行走机器人，其特征在于，所述支撑轴移动部为滚轮或滑块。

5.如权利要求2，3任一所述的一种带有匀速器的双支撑腿组行走机器人，其特征在于，所述基架对应所述支撑轴移动部形成导轨或导槽结构进行配合。

6.如权利要求1-3任一所述的一种带有匀速器的双支撑腿组行走机器人，其特征在于，所述基架的底部两侧各设有一个底盘与所述支撑腿组对应，所述底盘可转动地固定在所述基架的下方，所述支撑腿组的各支撑腿可转动的固定在其相对应的底盘下方。

7.如权利要求6所述的一种带有匀速器的双支撑腿组行走机器人，其特征在于，所述底盘形成一支撑孔，所述基架对应地形成支撑轴，所述支撑轴与所述支撑孔可转动的配合在一起。

8.如权利要求1-3任一所述的一种带有匀速器的双支撑腿组行走机器人，其特征在于，所述支撑腿是电推杆、液压杆，气动杆或电动伸缩架中的一种。

9.如权利要求1-3任一所述的一种带有匀速器的双支撑腿组行走机器人，其特征在于，所述两支撑腿组之间的横向距离可调整。

10.如权利要求1-3任一所述的一种带有匀速器的双支撑腿组行走机器人，其特征在于，所述匀速器设有匀速器移动驱动器。

11.如权利要求1-3任一所述的一种带有匀速器的双支撑腿组行走机器人，其特征在于，所述每一支撑腿组均设置有旋转驱动器，该驱动器是电动机，液压马达，电动推杆，液压杆，气动推杆中的一种；所述每一支撑腿均设有伸缩驱动器，该驱动器是电推杆、液压杆，气动杆或电动伸缩架中的一种。

12.如权利要求1-3任一项所述的一种带有匀速器的双支撑腿组行走机器人，其特征在于，所述每个支撑腿组的支撑腿均设有压力传感器，用于控制支撑腿伸缩长度。

13.如权利要求1-12任一项所述一种带有匀速器的双支撑腿组行走机器人的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S0：选择先迈所述第一支撑腿组，使所述匀速器停在基架的一端形成行走前的初始状态，此时所述匀速器的重心落在所述第二支撑腿组重心范围内；

S1：使所述第一支撑腿组缩短；

S2：使所述第一支撑腿组及所述基架绕所述第二支撑腿组旋转；

S3：在所述第一支撑腿组转动到指定方向的过程中或过程后，使所述第一支撑腿组进行复位旋转并在所述第一支撑腿组落地前完成；

S4：在使所述第一支撑腿组进行复位旋转过程中或过程后，使所述第一支撑腿组伸长，保证所述第一支撑腿组完成复位旋转落地后所述基架稳定且保持水平；

S5：在所述第一支撑腿组依次进行旋转、复位、伸长动作的过程中，控制所述支撑轴转动部进行与所述第一支撑腿组相反方向的旋转运动，并使所述匀速器纵向移动补偿装置与所述横向移动补偿装置进行纵向与横向上的移动配合，进行负载姿态的调整并弥补负载因所述第一支撑腿组旋转在纵向及横向上形成的位移偏差，同时实现负载在前进方向上以速度V进行匀速运动；

S6：当所述第一支撑腿组落回到地面后，控制所述第一支撑腿组与所述第二支撑腿组均静止不动，控制所述纵向移动补偿装置与所述横向移动补偿装置停止运动，再驱动所述匀速器以速度V从所述第二支撑腿组向所述第一支撑腿组方向匀速移动，使所述匀速器的重心落在所述第一支撑腿组的重心范围内；

S7：完成所述一种带有匀速器的双支撑腿组行走机器人第一支撑腿组的运动动作。

14.一种如权利要求13所述带有匀速器的双支撑腿组行走机器人的控制方法，其特征在于，还包括：

S8：当完成所述第一支撑腿组的运动动作后，控制所述第二支撑腿组迈出；

S9：使所述第二支撑腿组缩短；

S10：使所述第二支撑腿组及所述基架绕所述第一支撑腿组旋转；

S11：在所述第二支撑腿组转动到指定方向的过程中或过程后，使所述第二支撑腿组进行复位旋转并在所述第二支撑腿组落地前完成；

S12：在使所述第二支撑腿组进行复位旋转过程中或过程后，使所述第二支撑腿组伸长，保证所述第二支撑腿组完成复位旋转落地后所述基架稳定且保持水平；

S13：在所述第二支撑腿组依次进行转动、复位以及伸长动作的过程中，控制所述支撑轴转动部进行与所述第二支撑腿组相反方向的旋转运动，并使所述匀速器纵向移动补偿装置与所述横向移动补偿装置进行纵向与横向上的移动配合，进行负载姿态的调整并弥补负载因所述第二支撑腿组旋转在纵向及横向上形成的位移偏差，同时实现负载在前进方向上以速度V进行匀速运动；

S14：当所述第二支撑腿组落回到地面后，控制所述第一支撑腿组与所述第二支撑腿组均静止不动，控制所述纵向移动补偿装置与所述横向移动补偿装置停止运动，再驱动所述匀速器以速度V从所述第一支撑腿组向所述第二支撑腿组方向匀速移动，使所述匀速器的重心落在所述第二支撑腿组的重心范围内；

S15：完成所述一种带有匀速器的双支撑腿组行走机器人第二支撑腿组的运动动作。

15.如权利要求13-14任一项所述一种带有匀速器的双支撑腿组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，重新开始第一支撑腿组的迈出动作，重复以上S1～S15步骤就可以实现连续运动。

16.如权利要求13-14任一项所述一种带有匀速器的双支撑腿组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第一支撑腿组或所述第二支撑腿组因上一周期旋转而与所述基架形成的转角归零。

17.如权利要求13-14任一项所述一种带有匀速器的双支撑腿组行走机器人的控制方法，其特征在于：当所述任一支撑腿组落回到地面时，在所述支撑组每一支撑腿被监测压力相等的情况下使该组支撑腿伸长到所述基架可以保持水平的位置。