基于智能终端控制的行走载物装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于智能终端控制的行走载物装置及方法，包括智能终端，用于发送控制指令；载物平台，用于搭载物品；四条腿，用于行走且支撑载物平台，每个腿包括髋关节和膝关节，在各髋关节和各膝关节上均设有舵机；超声波传感器，设置在载物平台的前边缘；传感器模块，由加速度计和陀螺仪组成，安装在载物平台的下方；单片机最小系统，该单片机最小系统分别与超声波传感器、传感器模块以及各舵机连接，基于超声波传感器及传感器模块所采集的数据对各舵机进行控制；单片机最小系统还与智能终端进行无线通信，接收智能终端所发出的控制指令，并基于该控制指令对各舵机进行控制。本发明专利技术具有稳定性强、速度快、行走距离长，并能够在复杂环境中行走。

【技术实现步骤摘要】
基于智能终端控制的行走载物装置及控制方法
本专利技术涉及一种机器人，具体涉及一种基于智能终端控制的行走载物装置及控制方法。
技术介绍
随着网络时代的到来以及第四代通信技术的发展，各种智能移动终端相继问世，以Android5.0平台为代表的智能手机正伴随着3G/4G技术开始获得人们的广泛接受。在这场移动设备的革命中，移动终端设备己经跨越了仅仅将通信作为唯一目标的模式，如今变成了具有广泛应用价值的计算、控制、管理的综合服务平台。将智能手机与控制系统相结合，使传统的PC机工作平台具备便携能力，为实现真正的移动通信提供了可能。Android手机可利用周围无线网络资源与行走载物装置进行交互并实施控制，不仅为现有智能控制系统提供了新的控制方法，也为实现机器与人的信息交换提供了新的交互手段。特别是在我国酝酿的物联网开发与应用的大潮中，这样一种新型的控制方法，将对人们的工作方式及生活方式，甚至对世界都将产生巨大的影响。目前，有十余项专利与Android手机控制的行走载物装置及控制方法有关:如公开号：CN102655012A公开了“一种基于Android平台控制碟机的装置及方法”，该装置包括Android设备，所述基于Android平台控制碟机的装置还包括碟机；所述碟机包括用于读碟的MPEG模块；所述Android设备包括用于检测碟机状态且在碟机中有碟片时控制碟机的MPEG模块读碟并将读取的碟片内容转发的MCU模块和与所述MPEG模块连接的用于播放MCU模块转发过来的MPEG模块读取的碟片内容的播放模块。又如公开号CN101916201A公开了“一种基于Android移动终端冷启动的方法和装置”，该方法包括在快速冷启动模式下,当关闭移动终端的电源后,移动终端在待机状态下将需要保存的数据备份到非易失存储设备中,然后将移动终端断电；当重新启动移动终端后,将备份在非易失存储设备中的数据恢复到相应的物理内存。又如公开号为CN103019746A公开了“基于Android平台的软件交互控制方法及系统”，该控制方法包括以下步骤：步骤S01、当监听到触发事件时,获取预置的界面组件及相应的系统底层数据；步骤S02、根据所述预置的界面组件及相应的系统底层数据,按照预先设置的显示逻辑在顶层显示相应的界面；步骤S03、监测到外部指令时,响应外部指令,并将所述指令写入系统底层,并返回执行步骤S02。以上专利申请均存在以下缺点：(1)机械结构复杂：行走装置机械结构复杂，成本高，不利于现代化的智能控制。(2)仿生性差：上述装置均不是基于动物的行走姿势模仿制造而得，使得装置的运行比较笨拙，不能达到仿生装置的灵活运动状态。(3)软件控制流程复杂：基于Android手机控制的程序十分复杂，造成系统响应速度慢。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于智能终端控制的行走载物装置及控制方法，它具有稳定性强、速度快、行走距离长，并能在复杂环境中行走。本专利技术所述的基于智能终端控制的行走载物装置，智能终端，用于发送控制指令；载物平台，用于搭载物品；四条腿，对称设置在载物平台的左右两边，用于行走且支撑载物平台，每个所述腿包括髋关节和膝关节，在各髋关节和各膝关节上均设有舵机；超声波传感器，该超声波传感器设置在载物平台的前边缘，用于探测前方障碍物；传感器模块，由加速度计和陀螺仪组成，该传感器模块安装在载物平台的下方，用于检测载物平台的倾斜角度值；单片机最小系统，该单片机最小系统分别与超声波传感器、传感器模块以及各舵机连接，基于超声波传感器及传感器模块所采集的数据对各舵机进行控制；单片机最小系统还与智能终端进行无线通信，接收智能终端所发出的控制指令，并基于该控制指令对各舵机进行控制；无线通信模块，该无线通信模块与单片机最小系统连接，用于实现单片机最小系统与智能终端的无线通信；电源模块，该电源模块经5V稳压模块稳压后为单片机最小系统、无线通信模块、声波传感器、传感器模块供电，电源模块还经6V稳压模块稳压后为各舵机供电。在每条腿的足底均设有橡胶。所述单片机最小系统采用的控制芯片为STC12C5A60S2。所述舵机的型号为MG995。所述超声波传感器的型号为HC-SR04。所述传感器模块的型号为MPU-6050。所述智能终端为Android手机。在Android手机上设置有六个指令键，其中：“S1”表示启动，“S2”表示停止，“S3”表示前进，“S4”表示后退，“S5”表示左转，“S6”表示右转；Android手机通过这六个指令键来发送控制指令给单片机最小系统。还包括与单片机最小系统连接的模式切换按键和模式指示灯，当模式指示灯亮表示手动控制模式，当模式指示灯灭为自动控制模式。本专利技术所述的基于智能终端控制的行走载物装置的控制方法，包括自动控制模式和手动控制模式；在自动控制模式下：a、传感器模块检测载物平台的倾斜角度值T_ANGEL并传送给单片机最小系统，超声波传感器探测前方是否有障碍物并传送给单片机最小系统；所述倾斜角度值T_ANGEL的计算公式如下：T_ANGEL＝(G_VALUE-G_OFFSET)*Kgyro+ΣD_VALUE*(1/T)；其中：G_VALUE为陀螺仪采集的值，G_OFFSET为陀螺仪的零偏值，Kgyro为陀螺仪的比例值，D_VALUE为加速度计所获得的倾斜角度，T为积分时间常数；b、单片机最小系统基于该倾斜角度值T_ANGEL控制PWM波的占空比实现对各舵机转动角度的控制，从而控制髋关节和膝关节的摆动角度，使行走载物装置循环执行前进动作；当超声波传感器探测到前方有障碍物时，单片机最小系统控制行走载物装置执行右转或左转动作，绕过障碍物后再循环执行前进动作；在手动控制模式下：单片机最小系统基于智能终端所发送的控制指令控制PWM波的占空比实现对各舵机输出轴旋转角度的控制，从而控制髋关节和膝关节的摆动角度，使行走载物装置完成该控制指令所对应的动作，该控制指令包括前进、后退、左转、右转、启动及停止动作。行走载物装置的前进通过五个步态完成：步态1、单片机最小系统控制左前腿和右后腿的髋关节向前摆动角度为θ，左前腿和右后腿的膝关节保持直立；步态2、单片机最小系统控制右前腿和左后腿的髋关节向前摆动角度为θ，右前腿和左后腿的膝关节保持直立；步态3、单片机最小系统控制左前腿和右后腿的髋关节和膝关节保持直立；步态4、单片机最小系统控制左前腿和右后腿的髋关节向前摆动角度为θ，左前腿和右后腿的膝关节保持直立；步态5、单片机最小系统控制右前腿和左后腿的髋关节和膝关节保持直立，左前腿和右后腿的髋关节和膝关节保持直立。行走载物装置的后退通过五个步态完成：步态1：单片机最小系统控制左前腿和右后腿的髋关节向后摆动角度为θ，左前腿和右后腿的膝关节保持直立；步态2：单片机最小系统控制右前腿和左后腿的髋关节向后摆动角度为θ，右前腿和左后腿的膝关节保持直立；步态3、单片机最小系统控制左前腿和右后腿的髋关节和膝关节保持直立；步态4、单片机最小系统控制左前腿和右后腿的髋关节向后摆动角度为θ，左前腿和右后腿的膝关节保持直立；步态5、单片机最小系统控制右前腿和左后腿的髋关节和膝关节保持直立，左前腿和右后腿的髋关节和膝关节保持直立；行走载物装置的左转通过四个步态完成：步态1、单片机最小系统控制右前腿和左本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于智能终端控制的行走载物装置，包括：智能终端(3)，用于发送控制指令；载物平台(16)，用于搭载物品；四条腿，对称设置在载物平台(16)的左右两边，用于行走且支撑载物平台(16)，每个所述腿包括髋关节(14)和膝关节(15)，在各髋关节(14)和各膝关节(15)上均设有舵机(8)；超声波传感器(6)，该超声波传感器(6)设置在载物平台(16)的前边缘，用于探测前方障碍物；传感器模块(5)，由加速度计和陀螺仪组成，该传感器模块(5)安装在载物平台(16)的下方，用于检测载物平台(16)的倾斜角度值；单片机最小系统(9)，该单片机最小系统(9)分别与超声波传感器(6)、传感器模块(5)以及各舵机(8)连接，基于超声波传感器(6)及传感器模块(5)所采集的数据对各舵机进行控制；单片机最小系统(9)还与智能终端(3)进行无线通信，接收智能终端(3)所发出的控制指令，并基于该控制指令对各舵机(8)进行控制；无线通信模块(4)，该无线通信模块(4)与单片机最小系统(9)连接，用于实现单片机最小系统(9)与智能终端(3)的无线通信；电源模块(1)，该电源模块(1)经5V稳压模块(2)稳压后为单片机最小系统(9)、无线通信模块(4)、超声波传感器(6)、传感器模块(5)供电，电源模块(1)还经6V稳压模块(7)稳压后为各舵机(8)供电。...

【技术特征摘要】
1.一种基于智能终端控制的行走载物装置，包括：智能终端(3)，用于发送控制指令；载物平台(16)，用于搭载物品；四条腿，对称设置在载物平台(16)的左右两边，用于行走且支撑载物平台(16)，每个所述腿包括髋关节(14)和膝关节(15)，在各髋关节(14)和各膝关节(15)上均设有舵机(8)；超声波传感器(6)，该超声波传感器(6)设置在载物平台(16)的前边缘，用于探测前方障碍物；传感器模块(5)，由加速度计和陀螺仪组成，该传感器模块(5)安装在载物平台(16)的下方，用于检测载物平台(16)的倾斜角度值，该倾斜角度值T_ANGEL的计算公式如下：T_ANGEL＝(G_VALUE-G_OFFSET)*Kgyro+∑D_VALUE*(1/T)；其中：G_VALUE为陀螺仪采集的值，G_OFFSET为陀螺仪的零偏值，Kgyro为陀螺仪的比例值，D_VALUE为加速度计所获得的倾斜角度，T为积分时间常数；单片机最小系统(9)，该单片机最小系统(9)分别与超声波传感器(6)、传感器模块(5)以及各舵机(8)连接，单片机最小系统(9)基于倾斜角度值T_ANGEL控制PWM波的占空比实现对各舵机转动角度的控制，从而控制髋关节(14)和膝关节(15)的摆动角度，使行走载物装置循环执行前进动作；当超声波传感器(6)探测到前方有障碍物时，单片机最小系统(9)控制行走载物装置执行右转或左转动作，绕过障碍物后再循环执行前进动作；单片机最小系统(9)还与智能终端(3)进行无线通信，单片机最小系统(9)基于智能终端(3)所发送的控制指令控制PWM波的占空比实现对各舵机输出轴旋转角度的控制，从而控制髋关节(14)和膝关节(15)的摆动角度，使行走载物装置完成该控制指令所对应的动作，该控制指令包括前进、后退、左转、右转、启动及停止动作；无线通信模块(4)，该无线通信模块(4)与单片机最小系统(9)连接，用于实现单片机最小系统(9)与智能终端(3)的无线通信；电源模块(1)，该电源模块(1)经5V稳压模块(2)稳压后为单片机最小系统(9)、无线通信模块(4)、超声波传感器(6)、传感器模块(5)供电，电源模块(1)还经6V稳压模块(7)稳压后为各舵机(8)供电。2.根据权利要求1所述的基于智能终端控制的行走载物装置，其特征在于：在每条腿的足底均设有橡胶(19)。3.根据权利要求1或2所述的基于智能终端控制的行走载物装置，其特征在于：所述单片机最小系统(9)采用的控制芯片为STC12C5A60S2。4.根据权利要求1或2所述的基于智能终端控制的行走载物装置，其特征在于：所述舵机(8)的型号为MG995。5.根据权利要求1或2所述的基于智能终端控制的行走载物装置，其特征在于：所述超声波传感器(6)的型号为HC-SR04。6.根据权利要求1或2所述的基于智能终端控制的行走载物装置，其特征在于：所述传感器模块(5)的型号为MPU-6050。7.根据权利要求1或2所述的基于智能终端控制的行走载物装置，其特征在于：所述智能终端(3)为Android手机，在Android手机上设置有六个指令键，其中：“S1”表示启动，“S2”表示停止，“S3”表示前进，“S4”表示后退，“S5”表示左转，“S6”表示右转；Android手机通过这六个指令键来发送控制指令给单片机最小系统(9)。8.根据权利要求1或2所述的基于智能终端控制的行走载物装置，其特征在于：还包括与单片机最小系统(9)连接的模式切换按键(11)和模式指示灯(10)。9.一种如权利要求1至8任一所述的基于智能终端控制的行走载物装置的控制方法，其特征在于：包括自动控制模式和手动控制模式；在自动控制模式下：a、传感器模块(5)检测载物平台(16)的倾斜角度值T_ANGEL并传送给单片机最小系统(9)，超声波传感器(6)探测前方是否有障碍物并传送给单片机最小系统(9)；所述倾斜角度值T_ANGEL的计算公式如下：T_ANGEL＝(G_VALUE-G_OFFSET)*Kgyro+∑D_VALUE*(1/T)；其中：G_VALUE为陀螺仪采集的值，G_OF...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁珠玉，樊利，钟昌余，郑远，杨继东，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85