CN205581644U - 一种平整度自适应的机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于地面平整度自适应的机器人，包括机器人本体和移动底盘，机器人本体和移动底盘通过三自由度驱动模块连接；三自由度驱动模块具有俯仰、偏转和翻滚三个自由度；机器人本体内部设置姿态传感器和运动控制模块，姿态传感器和三自由度驱动模块均与运动控制模块信号相连；三自由度驱动模块包括第一电机、第二电机、第三电机，第一电机转轴与X轴平行，第二电机转轴与Y轴平行，第三电机转轴与Z轴平行。本实用新型在移动底盘和机器人本体之间设置具有三自由度的驱动模块，用于调整本体的姿态。通过设置于本体内部的姿态信息传感器，可实时反馈本体姿态，从而使机器人适应各种地形的作业，结构简单可靠、可控性能较好。

Description

一种平整度自适应的机器人

技术领域

本实用新型涉及一种平整度自适应的机器人。

背景技术

现有的地形自适应机器人，通过内置的平衡机构的差分齿轮组实现差动，以适应崎岖地形的变化。由于其主要通过机械结构的改变来改变机构构型以适应不同地形。机械结构复杂，可控性能欠佳。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提出一种基于地面平整度自适应的机器人，可应用于平整度较差及有坡度的地面，大大提高机器人运动范围及空间，不仅让机器人可以通过不平整路面，更有效保证了机器人在通过不平整路面及有坡度路面的稳定性，对机器人功能元器件有较好的保护。该机器人实现自适应的结构简单可靠，可控性能较好。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于地面平整度自适应的机器人，包括机器人本体和移动底盘，所述机器人本体和移动底盘通过三自由度驱动模块连接；所述三自由度驱动模块具有俯仰、偏转和翻滚三个自由度；所述机器人本体内部设置姿态传感器和运动控制模块，所述姿态传感器和三自由度驱动模块均与运动控制模块信号相连；所述三自由度驱动模块包括第一电机、第二电机、第三电机，所述第一电机转轴与X轴平行，所述第二电机转轴与Y轴平行，所述第三电机转轴与Z轴平行；所述移动底盘上设有驱动轮。

进一步地，所述姿态传感器2包含三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴电子罗盘。

本实用新型的有益效果是：在移动底盘和机器人本体之间设置一具有三自由度的驱动模块，用于调整本体的姿态。通过设置于本体内部的姿态信息传感器反馈本体姿态，从而使机器人适应各种地形的作业，结构简单可靠、可控性能较好。

附图说明

图1为机器人示意图；

图2为机器人信号连接示意图；

图3为机器人过程状态示意图，(a)为俯仰运动示意图，(b)为翻滚运动示意图，(c)为偏转运动示意图；

图4为机器人行进过程示意图；

图中，机器人本体1、姿态传感器2、运动控制模块3、三自由度驱动模块4、移动底盘5、驱动轮6。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1、2所示，本实用新型提供的一种基于地面平整度自适应的机器人，包括机器人本体1、移动底盘5、姿态传感器2和三自由度驱动模块4。

所述姿态传感器2设置在机器人本体1内部，用于采集并输出机器人本体1当前的姿态信息，描述本体的六个方向参数，实时反馈本体姿态。一般姿态传感器2包含三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴电子罗盘等辅助运动传感器，输出三维全姿态数据、三维加速度、三维角速度、三维地磁场强度等，在无需静态水平条件下输出绝对方向。

所述机器人本体1内还设置有运动控制模块3，所述运动控制模块3与姿态传感器2、三自由度驱动模块4信号相连，通过姿态传感器2对机器人本体1姿态信息进行采集，将数据传送给运动控制模块3，运动控制模块3控制三自由度驱动模块4工作，以调整机器人本体1姿态维持稳定。运动控制模块3可采用单片机、DSP等，本实用新型仅用其最基本的功能，即将角度差值换算成电机旋转圈数，本实用新型的发明点并不在于配置在运动控制模块3中的计算机程序。所述三自由度驱动模块4包括第一电机、第二电机、第三电机，所述第一电机转轴与X轴平行，控制机器人本体1在YZ平面内的摆动。所述第二电机转轴与Y轴平行，控制机器人本体1在XZ平面内的摆动，所述第三电机转轴与Z轴平行，控制机器人本体1在XY平面内的摆动。

所述移动底盘5通过三自由度驱动模块4与机器人本体1连接，所述三自由度驱动模块4具有俯仰、偏转和翻滚三个自由度，可实现机器人本体1在前进方向和垂直前进方向的摆动。具体实施例中，如图3所示，以机器人的运行方向为Y轴的正方向，竖直向上为Z轴的正方向，机器人行进方向右侧为X轴正方向；运动控制模块3通过控制三自由度驱动模块4的第一电机转动，机器人本体1在YZ平面内能实现摆动，即实现俯仰运动，俯仰角度为α；运动控制模块3通过控制三自由度驱动模块4中第二电机转动，机器人本体1在XZ平面内能实现摆动，即实现翻滚运动，翻滚角度为β；运动控制模块3通过控制三自由度驱动模块4中轴线与第三电机转动，机器人本体1在XY平面内能实现摆动，即实现偏转运动，偏转角度为γ。移动底盘5上设置有四个驱动轮6。

工作原理说明：如图4所示，在机器人行进过程中，姿态传感器2持续采集并输出机器人本体1的姿态信息，此前姿态传感器2持续采集机器人本体1的姿态信息(X₀，Y₀，Z₀，α₀，β₀，γ₀)，当移动底盘5经过第一个上坡时，机器人本体1的姿态信息发生改变，即姿态信息变为(X₁，Y₁，Z₁，α₁，β₁，γ₁)；运动控制模块3从姿态传感器2得到信息后，控制三自由度驱动模块4的第一电机、第二电机、第三电机转动，使得姿态调整为(X₁，Y₁，Z₁，α₀，β₀，γ₀)。

机器人本体1姿态保持与上坡之前一致，即三个方向的摆动引起的机器人本体1姿态改变得到回复。从出发点至终点，整个过程，机器人均采用该种结构，以实现机器人本体1的姿态得到控制，实现机器人在不平整地面的自适应性。

Claims (2)

1.一种基于地面平整度自适应的机器人，其特征在于，包括机器人本体(1)和移动底盘(5)，所述机器人本体(1)和移动底盘(5)通过三自由度驱动模块(4)连接；所述三自由度驱动模块(4)具有俯仰、偏转和翻滚三个自由度；所述机器人本体(1)内部设置姿态传感器(2)和运动控制模块(3)，所述姿态传感器(2)和三自由度驱动模块(4)均与运动控制模块(3)信号相连；所述三自由度驱动模块(4)包括第一电机、第二电机、第三电机，所述第一电机转轴与X轴平行，所述第二电机转轴与Y轴平行，所述第三电机转轴与Z轴平行；所述移动底盘(5)上设有驱动轮(6)。

2.根据权利要求1所述的一种基于地面平整度自适应的机器人，其特征在于，所述姿态传感器(2)包含三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴电子罗盘。