CN210015367U - 一种液压驱动的六足机器人控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及多足机器人领域，具体是一种液压驱动的六足机器人控制系统，包括车架和控制系统，所述车架左右两侧均设置有行走机构，所述控制系统设于车架的内壁，且控制系统由手柄控制模块、主控制模块、液压缸控制模块、液压缸模块、位移传感器模块和电源模块组成，所述电源模块的主控制模块的电源端相连接，所述手柄控制模块的信号输出端与主控制模块的第一信号输入端相连接，所述位移传感器模块的信号输出端与主控制模块的第二信号输入端相连接，本实用新型，系统结构简单、使用广泛、代码开源、开发成本低且容易学习理解；主控制器具有多个可扩展的接口，方便实时对硬件进行扩展软件方面功能实现多样。

Description

一种液压驱动的六足机器人控制系统

技术领域

本实用新型涉及多足机器人领域，具体是一种液压驱动的六足机器人控制系统。

背景技术

地面移动机器人作为机器人领域中一个重要的分支，近年来受到了广泛的关注，在灾难救援、军事行动、空间探测、生活服务等方面展现出了巨大的应用价值和广阔的市场前景。随着高性能的芯片及传感器、高功重比的驱动元件以及控制理论等领域的进步，地面移动机器人的发展也更加迅猛，新型号层出不穷，功能也变得更强大，未来我们将会在越来越多的场合看到移动机器人的身影。

按照移动装置的形式来划分，地面移动机器人可分为轮式、履带式、腿足步行式、轮足复合式以及蛇形式等几种。腿足式机器人的行走方式类似于生物的步行姿态，因此也被称为（仿生）步行机器人。相较于其他种类的移动机器人，步行机器人在行走时不需要连续的支撑点，因此具有更强的地形适应能力，可以在整体尺寸与轮式及履带式机器人相近的前提下跨越更大的障碍，而且不需要在前进方向上连续克服地面带来的阻力，步行机器人在松软路面行进时的能耗也较轮、履式机器人低；由于存在可大幅度调节的腿式结构，步行机器人具有很强的姿态调整及减震功能，在崎岖地形下也可以保持特定的机体姿态和重心位置，因而能为机载设备提供良好的工作条件，但目前的六足机器人控制器系统大多存在可靠性和稳定性底的问题，因此，针对以上现状，迫切需要开发一种液压驱动的六足机器人控制系统，以克服当前实际应用中的不足。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种液压驱动的六足机器人控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种液压驱动的六足机器人控制系统，包括车架和控制系统，所述车架左右两侧均设置有行走机构，所述控制系统设于车架的内壁，且控制系统由手柄控制模块、主控制模块、液压缸控制模块、液压缸模块、位移传感器模块和电源模块组成，所述电源模块的主控制模块的电源端相连接，所述手柄控制模块的信号输出端与主控制模块的第一信号输入端相连接，所述位移传感器模块的信号输出端与主控制模块的第二信号输入端相连接，所述液压缸控制模块的信号输入端与主控制模块的信号输出端相连接，所述的液压缸模块的信号输入端与液压缸控制模块的信号输出端相连接。

作为本实用新型进一步的方案：所述行走机构包括左前腿、右前腿、左中腿、右中腿、左后腿和右后腿，所述行走机构行进方式包括二步态、三步态和六步态。

作为本实用新型进一步的方案：所述电源模块为恒压输出的电瓶。

作为本实用新型进一步的方案：所述主控制模块为可编程片上系统。

作为本实用新型进一步的方案：所述液压缸控制模块由18个伺服阀组成的。

作为本实用新型进一步的方案：所述液压缸模块由18个液压缸组成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.系统结构简单、使用广泛、代码开源、开发成本低且容易学习理解；

2.主控制器具有多个可扩展的接口，方便实时对硬件进行扩展，软件方面功能实现多样，可通过修改相应部分代码增改相关功能；

3.六足机器人设有位移传感器，可以随时检测液压缸的位置，并将位置信号传输给控制器，控制器根据液压缸位置，调整六足机器人的步态，因此可以提高对不同地形的应对能力。

附图说明

图1是本实用新型的液压驱动六足机器人的控制流程示意图；

图2是本实用新型的液压驱动六足机器人的控制回路示意图；

图3是本实用新型的液压驱动六足机器人的运动步骤示意图；

图4是本实用新型的液压驱动六足机器人的腿部结构示意图；

图5是本实用新型的液压驱动六足机器人液压缸结构示意图。

图中：1-电源模块，2-手柄控制模块，3-主控制模块，4-位移传感器模块，5-液压缸控制模块，6-液压缸模块，7-左前腿，8-右前腿，9-左中腿，10-右中腿，11-左后腿，12-右后腿，13-车架，14-摆动液压缸，15-驱动基节，16-大腿，17-大腿液压缸，18-小腿液压缸，19-小腿，20-足端。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

实施例1

请参阅图1～5，本实用新型实施例中，一种液压驱动的六足机器人控制系统，包括车架13和控制系统，车架13左右两侧均设置有行走机构，控制系统设于车架13的内壁，且控制系统由手柄控制模块2、主控制模块3、液压缸控制模块5、液压缸模块6、位移传感器模块4和电源模块1组成，电源模块1的主控制模块3的电源端相连接，手柄控制模块2的信号输出端与主控制模块3的第一信号输入端相连接，位移传感器模块4的信号输出端与主控制模块3的第二信号输入端相连接，液压缸控制模块5的信号输入端与主控制模块3的信号输出端相连接，的液压缸模块6的信号输入端与液压缸控制模块5的信号输出端相连接。

实施例2

本实施例中，所述行走机构包括左前腿7、右前腿8、左中腿9、右中腿10、左后腿11和右后腿12，所述行走机构行进方式包括二步态、三步态和六步态，六足机器人以二步态行进时，左前腿7、右中腿10和左后腿11一同动作，右前腿8、左中腿9和右后腿12一同动作，六足机器人以三步态行进时，左前腿7和右中腿10一同动作，左中腿9和右后腿12一同动作，左后腿11和右前腿8一同动作，六足机器人以六步态行进时，左前腿7、右前腿8、左中腿9、右中腿10、左后腿11和右后腿12各自按顺序动作。

本实施例中，所述电源模块1为恒压输出的电瓶，所述电源模块1用于为整个控制系统提供稳定的电力保障。

本实施例中，所述主控制模块3为可编程片上系统，根据第一信号输入端和第二信号输入端的信号输入，主控制模块3控制液压缸控制模块5进行相应的运动和控制。

本实施例中，所述液压缸控制模块5由18个伺服阀组成，通过电信号控制伺服阀阀口开度的大小来控制输出的压力和流量，从而控制液压缸模块6的运动。

本实施例中，所述液压缸模块6由18个液压缸组成的，根据接收到的液压缸控制模块5的信号，使液压缸具有不同的速度和行程。

实施例3

本实施例提供的采用上述液压驱动的六足机器人控制系统进行六足机器人控制的方法的工作流程为：

大腿液压缸17驱动大腿16顺时针旋转至足端20离开地面一定距离，完成驱动基节16抬起的动作，摆动液压缸14伸出驱动基节15沿轴旋转，直至左前腿到达所需要的角度，大腿液压缸17驱动大腿16逆时针旋转至足端20接触地面，摆动液压缸14缩回驱动基节15沿轴旋转至所需要的角度，同时，大腿液压缸17和小腿液压缸18协调工作使足端20相对于车身只有一个前进方向的运动，并且始终保持足端接触地面；需要转向时，大腿液压缸17驱动大腿16顺时针旋转至足端20离开地面一定距离，完成大腿16抬起的动作，小腿液压缸18缩回驱动小腿19顺时针旋转至一定的角度，大腿液压缸17驱动大腿16逆时针旋转至足端20接触地面，小腿液压缸18缩回驱动小腿19逆时针旋转至一定的角度，同时，摆动缸14处于浮动的状态（没有约束），并且始终保持足端20接触地面。

该液压驱动的六足机器人控制系统，系统结构简单、使用广泛、代码开源、开发成本低且容易学习理解；主控制器具有多个可扩展的接口，方便实时对硬件进行扩展，软件方面功能实现多样，可通过修改相应部分代码增改相关功能，六足机器人设有位移传感器，可以随时检测液压缸的位置，并将位置信号传输给控制器，控制器根据液压缸位置，调整六足机器人的步态，因此可以提高对不同地形的应对能力。

本实用新型的工作原理是：电源模块1由恒定电压的电瓶组成，打开开关，为整个控制系统提供能量，同时启动电动机带动液压泵工作，为液压系统提供一定的压力和流量，主控制模块3为可编程片上微计算机系统，位移传感器模块4和手柄控制模块2将位移和机械的信息转化为电信号从微计算机第一信号输入端和第二信号输入端输入，微计算机经过程序的运行和计算，将输出的信号以电信号的形式发送至液压缸控制模块5，即控制伺服液压缸阀口开度的大小和各个伺服阀开口和关闭的时间来控制各个液压油路不同时刻的流量和压力，进而控制各个液压缸不同时刻的行程和速度，使各个液压缸控制的机械结构按照设定的方式进行动作，实现六足机器人的各种复杂地形的运动。

以上的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。

Claims (6)

1.一种液压驱动的六足机器人控制系统，包括车架（13）和控制系统，其特征在于，所述车架（13）左右两侧均设置有行走机构，所述控制系统设于车架（13）的内壁，且控制系统由手柄控制模块（2）、主控制模块（3）、液压缸控制模块（5）、液压缸模块（6）、位移传感器模块（4）和电源模块（1）组成，所述电源模块（1）的主控制模块（3）的电源端相连接，所述手柄控制模块（2）的信号输出端与主控制模块（3）的第一信号输入端相连接，所述位移传感器模块（4）的信号输出端与主控制模块（3）的第二信号输入端相连接，所述液压缸控制模块（5）的信号输入端与主控制模块（3）的信号输出端相连接，所述的液压缸模块（6）的信号输入端与液压缸控制模块（5）的信号输出端相连接。

2.根据权利要求1所述的液压驱动的六足机器人控制系统，其特征在于，所述行走机构包括左前腿（7）、右前腿（8）、左中腿（9）、右中腿（10）、左后腿（11）和右后腿（12），所述行走机构行进方式包括二步态、三步态和六步态。

3.根据权利要求2所述的液压驱动的六足机器人控制系统，其特征在于，所述电源模块（1）为恒压输出的电瓶。

4.根据权利要求3所述的液压驱动的六足机器人控制系统，其特征在于，所述主控制模块（3）为可编程片上系统。

5.根据权利要求1所述的液压驱动的六足机器人控制系统，其特征在于，所述液压缸控制模块（5）由18个伺服阀组成的。

6.根据权利要求5所述的液压驱动的六足机器人控制系统，其特征在于，所述液压缸模块（6）由18个液压缸组成。

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