CN111301550A - 一种移动机器人轮足结构及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种移动机器人轮足结构，包括：基台、大腿、小腿、第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构、滚轮，本发明还公开了一种移动机器人轮足结构的控制方法，使小腿远离所述滚轮的一端向上翘起，并使得滚轮与地面接触，随后控制所述第三驱动机构运转，驱动所述滚轮转动；控制所述第二驱动机构运转，使所述小腿远离所述滚轮的一端与地面接触，随后控制所述第一驱动机构及第二驱动机构运转，在平缓的地区运动时，进行滚动行走，当运动到地形较为复杂的区域时，所述第二驱动机构驱动所述小腿远离所述滚轮的一端与地面接触，第一驱动机构和第二驱动机构可分别驱动所述大腿、小腿前后摆动，进行被动行走，提高移动机器人对不同地区的适用性。

Description

一种移动机器人轮足结构及其控制方法
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种移动机器人轮足结构及其控制方法。
背景技术
双足机器人技术推动科技发展，能在复杂环境中完成行走任务，有着重要的研究意义。面对复杂地形，足式机器人行走难度大，行走过程需要对所有关节进行实时驱动，鲁棒性差，能耗较大。半被动行走具有内在的稳定性，且能耗较低。而轮式结构能耗较低，但复杂地形适应能力较差。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种移动机器人轮足结构及其控制方法，能够提高移动机器人对不同地区的适用性。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种移动机器人轮足结构，包括：基台、大腿、小腿、第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构、滚轮，所述大腿为两个，所述第一驱动机构为两个，两个所述第一驱动机构分别安装于所述基台的两侧，两个所述第一驱动机构一一对应与两个所述大腿驱动连接，且每个所述第一驱动机构均可单独驱动一个所述大腿相对所述基台前后摆动；所述小腿为两个，两个所述小腿的上端一一对应铰接于两个所述大腿的下端；所述第二驱动机构为两个，两个所述第二驱动机构一一对应与两个所述小腿驱动连接，且每个所述第二驱动机构均可单独驱动一个所述小腿相对所述大腿前后摆动；所述滚轮为两个，两个所述滚轮一一对应安装于两个所述大腿的下端；所述第三驱动机构为两个，两个所述第三驱动机构一一对应与两个所述滚轮驱动连接，且每个所述第三驱动机构均可单独驱动一个所述滚轮相对所述大腿转动。
本发明还提供了一种移动机器人轮足结构的控制方法，所述的控制方法包括：控制所述第二驱动机构运转，使所述小腿远离所述滚轮的一端向上翘起，并使得所述滚轮与地面接触，随后控制所述第三驱动机构运转，驱动所述滚轮转动；控制所述第二驱动机构运转，使所述小腿远离所述滚轮的一端与地面接触，随后控制所述第一驱动机构及第二驱动机构运转，进行被动行走。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：该移动机器人轮足结构在平缓的地区运动时，所述第二驱动机构驱动所述小腿向上翘起，并使得所述滚轮与地面接触，第三驱动机构驱动所述滚轮运转，进行滚动行走，当运动到地形较为复杂的区域时，所述第二驱动机构驱动所述小腿远离所述滚轮的一端与地面接触，第一驱动机构和第二驱动机构可分别驱动所述大腿、小腿前后摆动，进行被动行走，提高移动机器人对不同地区的适用性。
附图说明
图1是本发明提供的移动机器人轮足结构在复杂地形行走时的状态结构示意图；
图2是本发明提供的移动机器人轮足结构在平坦地形行走时的状态结构示意图。
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仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1、图2，本实施例提供了一种移动机器人轮足结构，包括：基台1、大腿2、小腿3、第一驱动机构4、第二驱动机构(图中未示出)、第三驱动机构(图中未示出)、滚轮5。
所述大腿2为两个，所述第一驱动机构4为两个，两个所述第一驱动机构4分别安装于所述基台1的两侧，两个所述第一驱动机构4一一对应与两个所述大腿2驱动连接，且每个所述第一驱动机构4均可单独驱动一个所述大腿2相对所述基台1前后摆动,本实施例中，所述基台1为四棱柱形，显然所述基台1也可以设置成圆柱形，所述基台1的轴线水平布置，所述第一驱动机构4可以为伺服电机或者步进电机，所述第一驱动机构4的壳体与所述基台1固定连接，所述第一驱动机构4的转轴与所述大腿2的上端固定连接。
所述小腿3为两个，两个所述小腿3的上端一一对应铰接于两个所述大腿2的下端；所述第二驱动机构为两个，两个所述第二驱动机构一一对应与两个所述小腿3驱动连接，且每个所述第二驱动机构3均可单独驱动一个所述小腿3相对所述大腿2前后摆动，所述第二驱动机构可为伺服电机或者步进电机。
所述滚轮5为两个，两个所述滚轮5一一对应安装于两个所述大腿2的下端；所述第三驱动机构为两个，两个所述第三驱动机构一一对应与两个所述滚轮5驱动连接，且每个所述第三驱动机构均可单独驱动一个所述滚轮5相对所述大腿5转动，所述第三驱动机构可为伺服电机或者步进电机。
该移动机器人轮足结构在平缓的地区运动时，所述第二驱动机构驱动所述小腿3向上翘起，并使得所述滚轮5与地面接触，第三驱动机构驱动所述滚轮5运转，进行滚动行走，当运动到地形较为复杂的区域时，所述第二驱动机构驱动所述小腿3远离所述滚轮5的一端与地面接触，第一驱动机构4和第二驱动机构可分别驱动所述大腿2、小腿3前后摆动，进行被动行走，提高移动机器人对不同地区的适用性。
本实施提供了一种具体的实施方式，所述大腿2的长度大于所述小腿3的长度，所述大腿2的宽度小于所述小腿3的宽度，所述大腿2上设置有收纳槽2a，所述第二驱动机构可驱动所述小腿3翻转至所述收纳槽2a，所述收纳槽2a内设置还有限制所述小腿3相对所述大腿2运动的锁紧机构，所述锁紧机构可以采用电磁铁的锁紧方式，具体的，可在所述收纳槽2a内设置第一电磁铁，在所述小腿3远离所述滚轮5的一端设置第二电磁铁，当所述小腿3转入所述收纳槽2a时，所述第一电磁铁与所述第二电磁铁均通电，并且所述第一电磁铁与所述第二电磁铁的磁性相互吸，从而实现磁性锁紧。
本实施例提供了一种优选的实施方式，所述大腿2包括大腿本体21及第四驱动机构22，所述第一驱动机构4与所述第四驱动机构22驱动连接，并且所述第一驱动机构4可驱动所述第四驱动机构22相对所述基台1前后摆动，所述第四驱动机构22与所述大腿本体21驱动连接，并且所述第四驱动机构22可驱动所述大腿本体21相对所述基台1左右摆动，所述第四驱动机构22可为伺服电机或者步进电机，所述第四驱动机构22的壳体固定于所述大腿本体21的上端，两个所述第四驱动机构21可驱动两个所述大腿2呈八字形布置，从而降低整个机器人的重心，使得机器人的运动更加稳定。
本实施例中，所述的移动机器人轮足机构还包括电源模块与控制模块，所述电源模块用于为所述的移动机器人轮足机构提供移动的动力，所述控制模块用于控制所述的移动机器人轮足机构进行探测与移动，所述电源模块与控制模块均内置于所述基台1。
本实施例提供了一种移动机器人轮足结构的控制方法，控制所述第二驱动机构运转，使所述小腿3远离所述滚轮5的一端向上翘起，并使得所述滚轮5与地面接触，随后控制所述第三驱动机构运转，驱动所述滚轮5转动；控制所述第二驱动机构运转，使所述小腿3远离所述滚轮5的一端与地面接触，随后控制所述第一驱动机构4及第二驱动机构运转，进行被动行走
具体的，所述的控制方法包括：
平坦地形行走模式：控制所述第二驱动机构运转，使所述小腿3远离所述滚轮5的一端向上翘起，并使得所述滚轮5与地面接触，随后控制所述第三驱动机构运转，驱动所述滚轮5转动，进行滚动行走。
复杂地形行走模式：控制所述第二驱动机构运转，使所述小腿3远离所述滚轮5的一端与地面接触，随后控制所述第一驱动机构1及第二驱动机构运转，进行被动行走，被动行走包括0～40％时间段内为单腿支撑期，40～60％时间段为双腿支撑期，60～100％时间段为摆动阶段，由于机器人的被动行走为本领域技术人员的公知常识，故此处不再作详细介绍。
工作原理：该移动机器人轮足结构在平缓的地区运动时，所述第二驱动机构驱动所述小腿3向上翘起，并使得所述滚轮5与地面接触，第三驱动机构驱动所述滚轮5运转，进行滚动行走，当运动到地形较为复杂的区域时，所述第二驱动机构驱动所述小腿3远离所述滚轮5的一端与地面接触，第一驱动机构1和第二驱动机构可分别驱动所述大腿2、小腿3前后摆动，进行被动行走，提高移动机器人对不同地区的适用性。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种移动机器人轮足结构，其特征在于，包括：基台、大腿、小腿、第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构、滚轮，所述大腿为两个，所述第一驱动机构为两个，两个所述第一驱动机构分别安装于所述基台的两侧，两个所述第一驱动机构一一对应与两个所述大腿驱动连接，且每个所述第一驱动机构均可单独驱动一个所述大腿相对所述基台前后摆动；所述小腿为两个，两个所述小腿的上端一一对应铰接于两个所述大腿的下端；所述第二驱动机构为两个，两个所述第二驱动机构一一对应与两个所述小腿驱动连接，且每个所述第二驱动机构均可单独驱动一个所述小腿相对所述大腿前后摆动；所述滚轮为两个，两个所述滚轮一一对应安装于两个所述大腿的下端；所述第三驱动机构为两个，两个所述第三驱动机构一一对应与两个所述滚轮驱动连接，且每个所述第三驱动机构均可单独驱动一个所述滚轮相对所述大腿转动。
2.根据权利要求1所述的移动机器人轮足结构，其特征在于，所述大腿包括大腿本体及第四驱动机构，所述第一驱动机构与所述第四驱动机构驱动连接，并且所述第一驱动机构可驱动所述第四驱动机构相对所述基台前后摆动，所述第四驱动机构与所述大腿本体驱动连接，并且所述第四驱动机构可驱动所述大腿本体相对所述基台左右摆动。
3.根据权利要求1所述的移动机器人轮足结构，其特征在于，所述大腿的长度大于所述小腿的长度。
4.根据权利要求3所述的移动机器人轮足结构，其特征在于，所述大腿的宽度小于所述小腿的宽度。
5.根据权利要求4所述的移动机器人轮足结构，其特征在于，所述大腿上设置有收纳槽，所述第二驱动机构可驱动所述小腿翻转至所述收纳槽。
6.根据权利要求5所述的移动机器人轮足结构，其特征在于，所述收纳槽内设置还有限制所述小腿相对所述大腿运动的锁紧机构。
7.根据权利要求1～6所述的移动机器人轮足结构，其特征在于，所述的移动机器人轮足机构还包括电源模块与控制模块，所述电源模块用于为所述的移动机器人轮足机构提供移动的动力，所述控制模块用于控制所述的移动机器人轮足机构进行探测与移动。
8.根据权利要求7所述的移动机器人轮足结构，其特征在于，所述电源模块与控制模块均内置于所述基台。
9.一种移动机器人轮足结构的控制方法，其特征在于，所述的控制方法包括：提供如权利要求1所述的移动机器人轮足结构；控制所述第二驱动机构运转，使所述小腿远离所述滚轮的一端向上翘起，并使得所述滚轮与地面接触，随后控制所述第三驱动机构运转，驱动所述滚轮转动；控制所述第二驱动机构运转，使所述小腿远离所述滚轮的一端与地面接触，随后控制所述第一驱动机构及第二驱动机构运转，进行被动行走。
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