CN111203896A - 一种变形机器人及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能机器人领域，具体涉及一种变形机器人及控制方法，包括：一主躯体，所述主躯干的内部设置一中央控制模块，所述中央控制模块连接多个驱动电机；一头部，所述头部内设有一环境采集模块，与所述中央控制模块连接；一对机械腿，通过一连接轴可转向的对称装置于所述主躯干底部两侧处；一对机械手臂，通过所述连接轴可转向的对称装置于所述主躯体的顶部两侧处，所述机械手臂中端和所述机械腿底部均装置一轮组。本发明在机器人正面移动宽度小于机器人宽度大于机器人厚度时，能使变形机器人变形为机械腿上的轮组着地横向运动，机械手臂上的轮组沿墙体横向运动的第二模式。

Description

一种变形机器人及控制方法

技术领域

本发明涉及智能机器人领域，尤其涉及一种变形机器人及控制方法。

背景技术

现有技术中，站立式类人型机器人由于包含较为复杂的机械臂和与人体相类似的形体结构，能够处理较为复杂精细的工作，但完成高精度操作任务的能力有限。随着机器人应用技术的不断发展，亟需一种机器人设置能够兼顾上述的优势，且同时实现机器人因环境不同而改变移动状态。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种自动变形机器人及控制方法。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现：

一种变形机器人，其特征在于，包括：

一主躯体，所述主躯干的内部设置一中央控制模块，所述中央控制模块连接多个驱动电机，用以控制所述变形机器人变形；

一头部；

一对机械腿，通过一连接轴可转向的对称装置于所述主躯干底部两侧处，所述机械腿底部装置一轮组；

一对机械手臂，通过所述连接轴可转向的对称装置于所述主躯体的顶部两侧处，所述机械手臂中端装置所述轮组；

所述头部内设有一环境采集模块与一预设行进路径，所述环境采集模块与所述中央控制模块连接；

所述变形机器人还包括一第一模式和一第二模式，所述第一模式为两个所述机械腿上的所述轮组相互平行移动，所述第二模式为两个所述机械腿上的所述轮组在同一直线上移动，两个所述机械手臂上的所述轮组沿另一直线移动，且所述机械腿上的所述轮组与所述机械手臂上的所述轮组沿同一方向移动；

所述环境采集模块用于对周围的环境进行采集，所述中央控制模块用于根据所述环境采集模块采集的信息和预设行进路径控制所述变形机器人从所述第一模式变形为所述第二模式。

优选的，所述机械手臂上装置一机械爪，所述机械爪设置于所述机械手臂前端。

优选的，所述轮组连接多个所述驱动电机，多个所述驱动电机用于驱动所述轮组以使所述变形机器人移动。

优选的，所述机械手臂和所述机械腿还包括多个关节，多个所述关节、所述机械爪各连接一个所述驱动电机，所述驱动电机用于驱动多个所述关节及所述机械爪转动，以调整所述变形机器人的动作。

优选的，所述中央控制模块包括：

一轨迹发生单元，用于根据接收的采集信息生成对应每个所述关节的运动轨迹；

一扭矩计算单元，用于实时监测每个所述关节对应的所述驱动电机的实时扭矩，并将所述实时扭矩与一预设扭矩进行对比，并根据所述预设扭矩对所述实时扭矩进行修正；

一电机控制单元，连接所述扭矩计算单元，用于根据修正后的所述实时扭矩对所述驱动电机进行控制，以使每个所述关节和所述机械爪位于对应的所述运动轨迹上。

优选的，所述头部包括：

一第一摄像头，安装于所述头部的前部处，用于所述变形机器人进行获取远处环境信息；

一第二摄像头，连接于所述第一摄像头，安装于所述头部的左部处，用于所述变形机器人进行获取近处环境信息；

一第三摄像头，连接于所述第二摄像头，安装于所述头部的右部处；

一第四摄像头，安装于所述头部的后部处，并连接于所述第一摄像头，所述第二摄像头和所述第三摄像头用于所述变形机器人进行获取四周环境信息。

优选的，所述头部还包括：

一雷达装置，所述雷达装置连接所述第一摄像头、所述第二摄像头、所述第三摄像头以及所述第四摄像头，以一恒定速度旋转对所述远处环境信息、所述近处环境信息以及所述四周环境信息进行监测数据。

优选的，所述机械手臂为八轴传动结构。

一种变形机器人的控制方法，包括：

步骤S1，所述变形机器人通过所述环境采集模块对所述远处环境信息、所述近处环境信息以及所述四周环境信息进行监测得到一环境采集数据；

步骤S2，当所述环境采集数据显示所述变形机器人正面移动宽度小于所述变形机器人宽度大于所述变形机器人厚度，所述中央控制模块根据所述环境采集数据生成一控制指令并发送于所述驱动电机；

步骤S3，所述驱动电机根据所述控制指令控制多个所述关节、所述机械爪以及所述轮组进行动作，使所述变形机器人变形为第二模式。

优选的，所述预设高度为所述变形机器人俯趴着地时最高点的高度。

其有益效果在于：本发明在机器人正面移动宽度小于机器人宽度大于机器人厚度时，能使变形机器人变形为两个机械腿上的轮组在同一直线上移动，两个机械手臂上的轮组沿另一直线移动，且机械腿上的轮组与机械手臂上的轮组沿同一方向移动的第二模式。

附图说明

图1为本发明提供的一种变形机器人结构图；

图2为本发明一种具体实施例的变形机器第二模式右视图；

图3为本发明一种具体实施例的变形机器人控制原理框图；

图4为本发明提供的一种变形机器人的控制方法步骤图。

具体实施方式

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。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的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

参照图1-2为本发明提供的一种变形机器人结构图，包括：

一主躯体1，主躯干1的内部设置一中央控制模块10，中央控制模块10连接多个驱动电机，用以控制变形机器人变形；

一头部2；

两个机械腿3，通过一连接轴5可转向的对称装置于主躯干1底部两侧处，机械腿3底部装置一轮组6；

两个机械手臂4，通过连接轴5可转向的对称装置于主躯体1的顶部两侧处，机械手臂4中端装置轮组6；

头部2内设有一环境采集模块20与一预设行进路径，环境采集模块20与中央控制模块10连接；

自动变形机器人还包括一第一模式和一第二模式，第一模式为两个机械腿3上的轮组6相互平行移动，第二模式为两个机械腿3上的轮组6在同一直线上移动，两个机械手臂4上的轮组6沿另一直线移动，且机械腿3上的轮组6与机械手臂4上的轮组6沿同一方向移动；

环境采集模块20用于对周围的环境进行采集，中央控制模块10用于根据环境采集模块20采集的信息和预设行进路径控制变形机器人从第一模式变形为第二模式。

具体的，头部2上的环境采集模块20对机器人周围环境进行采集，然后中央控制模块10根据采集的数据信息对多个连接轴5进行转向，从而实现不同场景下对机器人实行不同自动变形，以适应不同场景下的需求。

进一步地，机械手臂4上装置一机械爪7，机械爪7设置于机械手臂4前端。

具体的，通过机械手臂4上设置机械爪7，中央控制模块10可以控制机械手臂4动作时控制机械爪7进行工作，实现精细复杂工作的处理。

进一步地，轮组6连接多个驱动电机，多个驱动电机用于驱动轮组6以使变形机器人移动。

进一步地，机械手臂4和机械腿3还包括多个关节，多个关节、机械爪7各连接一个驱动电机，驱动电机用于驱动多个关节及机械爪7转动，以调整变形机器人的动作。

参照图3为本发明一种具体实施例的变形机器人控制原理框图，其中，中央控制模块10包括：

一轨迹发生单元101，用于根据接收的采集信息生成对应每个关节的运动轨迹；

一扭矩计算单元102，用于实时监测每个关节对应的驱动电机的实时扭矩，并将实时扭矩与一预设扭矩进行对比，并根据预设扭矩对实时扭矩进行修正；

一电机控制单元103，连接扭矩计算单元102，用于根据修正后的实时扭矩对驱动电机进行控制，以使每个关节和机械爪位于对应的运动轨迹上。

进一步地，头部2包括：

一第一摄像头21，安装于头部2的前部处，用于变形机器人进行获取远处环境信息；

一第二摄像头22，连接于第一摄像头21，安装于头部2的左部处，用于变形机器人进行获取近处环境信息；

一第三摄像头23，连接于第二摄像头22，安装于头部2的右部处；

一第四摄像头24，安装于头部2的后部处，并连接于第一摄像头21，第二摄像头22和第三摄像头23用于变形机器人进行获取四周环境信息。

具体的，机器人通过头部的多个摄像头实现对机器人周围环境信息的采集，并将采集到的信息传送给中央控制模块10，中央控制模块10根据接收到的信息对机器人实行不同状态的变形，实现机器人的自动变形。

进一步地，头部2还包括：

一雷达装置25，雷达装置25连接第一摄像头21、第二摄像头22、第三摄像头23以及第四摄像头24，以一恒定速度旋转对远处环境信息、近处环境信息以及四周环境信息进行监测数据。

具体的，通过装置雷达25装置，能够360°无死角的采集机器人周围的环境，得到更加准确的环境信息，进一步实现机器人姿态的的自动变形。

进一步地，机械手臂4为八轴传动结构。

参照图4位本发明提供的一种变形机器人的控制方法步骤图一种变形机器人的控制方法，包括：

步骤S1，所述变形机器人通过所述环境采集模块对所述远处环境信息、所述近处环境信息以及所述四周环境信息进行监测得到一环境采集数据；

步骤S2，当所述环境采集数据显示所述变形机器人正面移动宽度小于所述变形机器人宽度大于所述变形机器人厚度，所述中央控制模块根据所述环境采集数据生成一控制指令并发送于所述驱动电机；

步骤S3，所述驱动电机根据所述控制指令控制多个所述关节、所述机械爪以及所述轮组进行动作，使所述变形机器人变形为第二模式。

具体的，机器人在进行移动时，若环境采集模块20采集的数据显示机器人正面移动无法通行，且机器人正面移动宽度小于机器人宽度大于机器人厚度，则机器人从两个机械腿3上的轮组6相互平行移动的第一模式自动变形为机械腿3上的轮组6在同一直线上移动，两个机械手臂4上的轮组6沿另一直线移动，且机械腿3上的轮组6与机械手臂4上的轮组6沿同一方向移动的第二模式移动。

综上，本发明在机器人正面移动宽度小于机器人宽度大于机器人厚度时，能使变形机器人从两个机械腿3上的轮组6相互平行移动的第一模式变形为两个机械腿上的轮组在同一直线上移动，两个机械手臂上的轮组沿另一直线移动，且机械腿上的轮组与机械手臂上的轮组沿同一方向移动的第二模式。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种变形机器人，其特征在于，包括：

一主躯体，所述主躯干的内部设置一中央控制模块，所述中央控制模块连接多个驱动电机，用以控制所述变形机器人变形；

一头部；

两个机械腿，通过一连接轴可转向的对称装置于所述主躯干底部两侧处，所述机械腿底部装置一轮组；

两个机械手臂，通过所述连接轴可转向的对称装置于所述主躯体的顶部两侧处，所述机械手臂中端装置所述轮组；

所述头部内设有一环境采集模块与一预设行进路径，所述环境采集模块与所述中央控制模块连接；

所述变形机器人还包括一第一模式和一第二模式，所述第一模式为两个所述机械腿上的所述轮组相互平行移动，所述第二模式为两个所述机械腿上的所述轮组在同一直线上移动，两个所述机械手臂上的所述轮组沿另一直线移动，且所述机械腿上的所述轮组与所述机械手臂上的所述轮组沿同一方向移动；

所述环境采集模块用于对周围的环境进行采集，所述中央控制模块用于根据所述环境采集模块采集的信息和预设行进路径控制所述变形机器人从所述第一模式变形为所述第二模式。

2.根据权利要求1所述的一种变形机器人，其特征在于，所述机械手臂上装置一机械爪，所述机械爪设置于所述机械手臂前端。

3.根据权利要求2所述的一种变形机器人，其特征在于，所述轮组连接多个所述驱动电机，多个所述驱动电机用于驱动所述轮组以使所述变形机器人移动。

4.据权利要求3所述的一种变形机器人，其特征在于，所述机械手臂和所述机械腿还包括多个关节，多个所述关节、所述机械爪各连接一个所述驱动电机，所述驱动电机用于驱动多个所述关节及所述机械爪转动，以调整所述变形机器人的动作。

5.根据权利要求1所述的一种变形机器人，其特征在于，所述中央控制模块包括：

一轨迹发生单元，用于根据接收的采集信息生成对应每个所述关节的运动轨迹；

一扭矩计算单元，用于实时监测每个所述关节对应的所述驱动电机的实时扭矩，并将所述实时扭矩与一预设扭矩进行对比，并根据所述预设扭矩对所述实时扭矩进行修正；

一电机控制单元，连接所述扭矩计算单元，用于根据修正后的所述实时扭矩对所述驱动电机进行控制，以使每个所述关节和所述机械爪位于对应的所述运动轨迹上。

6.根据权利要求1所述的一种变形机器人，其特征在于，所述头部包括：

一第一摄像头，安装于所述头部的前部处，用于所述变形机器人进行获取远处环境信息；

一第二摄像头，连接于所述第一摄像头，安装于所述头部的左部处，用于所述变形机器人进行获取近处环境信息；

一第三摄像头，连接于所述第二摄像头，安装于所述头部的右部处；

一第四摄像头，安装于所述头部的后部处，并连接于所述第一摄像头，所述第二摄像头和所述第三摄像头用于所述变形机器人进行获取四周环境信息。

7.根据权利要求6所述的一种变形机器人，其特征在于，所述头部还包括：

一雷达装置，所述雷达装置连接所述第一摄像头、所述第二摄像头、所述第三摄像头以及所述第四摄像头，以一恒定速度旋转对所述远处环境信息、所述近处环境信息以及所述四周环境信息进行监测数据。

8.根据权利要求1所述的一种变形机器人，其特征在于，所述机械手臂为八轴传动结构。

9.一种变形机器人的控制方法，应用于任意权利要求1-9所述的一种变形机器人，其特征在于，包括：

步骤S1，所述变形机器人通过所述环境采集模块对所述远处环境信息、所述近处环境信息以及所述四周环境信息进行监测得到一环境采集数据；

步骤S2，当所述环境采集数据显示所述变形机器人正面移动宽度小于所述变形机器人宽度大于所述变形机器人厚度，所述中央控制模块根据所述环境采集数据生成一控制指令并发送于所述驱动电机；

步骤S3，所述驱动电机根据所述控制指令控制多个所述关节、所述机械爪以及所述轮组进行动作，使所述变形机器人变形为第二模式。

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