一种履带式移动机器人协作攀爬楼梯控制方法技术

本发明专利技术公开了一种由两个同构的履带式移动机器人对接组成的机器人系统攀爬楼梯的运动控制方法。本发明专利技术通过转动两个履带式移动机器人之间连接的对接装置调整两个履带式移动机器人的运动方向，实现履带式移动机器人不同的运动方向，实现两个履带式移动机器人完成楼梯的攀爬。本发明专利技术通过两个履带式移动机器人的协作控制，攀爬楼梯的效率更高，可以实现更高楼梯的攀爬。本发明专利技术的控制方法，层次清晰，控制精确，运行稳定可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种履带式移动机器人协作攀爬楼梯控制方法
本专利技术涉及履带式移动机器人，尤其涉及两个履带式移动机器人协作攀爬楼梯过程中的运动控制。
技术介绍
在发生火灾、矿难、核泄漏、恐怖袭击等事件时，往往需要进行搜救、反恐、排爆、侦察等危险任务。为了减少人员伤亡，常借助于体积小、适应能力强、运动灵活的履带式移动机器人。因此，履带式移动机器人成为移动机器人研究领域的一大热点。履带式移动机器人在执行任务时通常需要攀爬高低不一的楼梯，而现有的履带式移动机器人可以攀爬的楼梯较低或者攀爬效率较低。
技术实现思路
技术问题：本专利技术要解决的技术问题是克服现有履带式移动机器人，尤其是小型便携式履带式移动机器人可以攀爬的楼梯较低或者攀爬效率较低的不足，提供一种有效的履带式移动机器人攀爬楼梯的运动控制方法。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种履带式移动机器人协作攀爬楼梯控制方法，包括两个带有双杆臂的履带式移动机器人，所述履带式移动机器人包括随动导轮和驱动轮、包覆在所述随动导轮和所述驱动轮上的履带；在所述驱动轮上设置有可绕所述驱动轮的轴心转动的双杆臂；在所述随动导轮的轴心上设有可绕所述随动导轮的轴心转动的对接装置；两个所述履带式移动机器人通过所述对接装置对接；通过所述对接装置的转动调整两个所述履带式移动机器人的运动方向实现楼梯的攀爬。所述通过对接装置的转动调整两个所述履带式移动机器人的运动方向实现楼梯的攀爬具体步骤如下：步骤1：驱动至少一个履带式移动机器人的履带运动使第一个履带式移动机器人的前端接触楼梯前壁；转动第二个履带式移动机器人的双杆臂使其末点与第二个履带式移动机器人的末点连线与地面垂直；步骤2：控制第一个履带式移动机器人的对接装置沿顺时针转动，使得第一个履带式移动机器人前端抬起，同时驱动两个履带式移动机器人的履带运动；步骤3：控制第二个履带式移动机器人的对接装置沿逆时针转动，使得第一个履带式移动机器人后端抬起，同时驱动两个履带式移动机器人的履带运动；步骤4：在第一个履带式移动机器人和第二个履带式移动机器人垂直时，控制第一个履带式移动机器人的对接装置沿逆时针转动，控制第二个履带式移动机器人的对接装置沿顺时针转动，使得第二个履带式移动机器人的前端抬起，同时驱动第一个机器人的履带运动，直到两个履带式移动机器人和对接装置在一条直线上；步骤5：驱动两个履带式移动机器人的履带运动，直到两个履带式移动机器人与地面垂直，此时第二个履带式移动机器人的的双杆臂的末点与地面接触；步骤6：控制第一个履带式移动机器人的对接装置沿逆时针转动，使得第一个履带式移动机器人落在楼梯台阶上；步骤7：控制两个履带式移动机器人的对接装置均沿顺时针转动，同时驱动两个履带式移动机器人的履带，使得第二个履带式移动机器人的前端离开楼梯；后端和楼梯保持接触并沿着楼梯向上爬行，直到第二个履带式移动机器人的后端到达楼梯的顶部；步骤8：控制第一个履带式移动机器人的对接装置沿顺时针转动，控制第二个履带式移动机器人的对接装置沿逆时针转动，同时驱动第一个履带式移动机器人的履带，使得第二个履带式移动机器人的前端向楼梯移动；至第二个履带式移动机器人和对接装置成钝角；步骤9：控制两个履带式移动机器人的对接装置均沿逆时针转动，并驱动两个履带式移动机器人的履带，使两个履带式移动机器人均落在楼梯的上壁的同时两个履带式移动机器人在一条直线上；转动第二个履带式移动机器人后端的杆臂，使其恢复步骤1的状态；步骤10：重复步骤1至步骤9，继续下面楼梯的攀爬。所述攀爬楼梯的的最高高度h为：h＝l+d；其中l为履带式移动机器人的随动导轮和驱动轮轴心间的距离，d为两个履带式移动机器人的随动导轮的轴心间的距离。有益效果：本专利技术通过转动两个履带式移动机器人之间连接的对接装置调整两个履带式移动机器人的运动方向，实现履带式移动机器人不同的运动方向，实现两个履带式移动机器人完成楼梯的攀爬。本专利技术通过两个履带式移动机器人的协作控制，攀爬楼梯的效率更高，可以实现更高楼梯的攀爬。本专利技术的控制方法，层次清晰，控制精确，运行稳定可靠。附图说明图1是本专利技术具体实施例的示意图。图1A是本专利技术实施的单个带有公口的履带式移动机器人的示意图。图1B是本专利技术实施的单个带有公口的履带式移动机器人的前视图。图1C是本专利技术实施的单个带有公口的履带式移动机器人的右视图。图1D是本专利技术实施的单个带有公口的履带式移动机器人的俯视图。图2A是本专利技术实施的单个带有母口的履带式移动机器人的示意图。图2B是本专利技术实施的单个带有母口的履带式移动机器人的前视图。图2C是本专利技术实施的单个带有母口的履带式移动机器人的右视图。图2D是本专利技术实施的单个带有母口的履带式移动机器人的俯视图。图3A-3B是本专利技术实施的对接装置示意图。图4A是本专利技术实施的两个履带式移动机器人组成的机器人系统示意图。图4B-4M是本专利技术实施的两个履带式移动机器人组成的机器人系统的攀爬楼梯过程示意图。具体实施方式如图1是本专利技术具体实施例的示意图。本专利技术包括两个带有双杆臂的履带式移动机器人，由一个带有公口对接装置412的履带式移动机器人和一个带有母口对接装置414的履带式移动机器人通过对接组成。带有公口对接装置和带有母口对接装置的履带式移动机器人均包括机架410、随动导轮408、驱动轮404、包覆在所述随动导轮408和所述驱动轮404上的履带406；在所述驱动轮404上设置有可绕所述驱动轮404的轴心转动的双杆臂402。杆臂可以绕驱动轮的轴心转动，转动方向如图1所示；公口对接装置412和母口对接装置414均可以绕两个履带式移动机器人的随动导轮的轴心转动，转动方向如图1所示。履带式移动机器人系统利用杆臂和对接装置的转动以及驱动轮带动履带的运动可以实现攀爬楼梯的功能。如图1A-1D和2A-2D分别是本专利技术实施的单个带有公口的和带有母口的履带式移动机器人的示意图、前视图、右视图和俯视图。如图3A-3B和4A分别是对接装置和两个履带式移动机器人组成的机器人系统示意图。对接装置包括对接公口装置和对接母口装置。对接公口装置包括固定于机架410的电机302和随动导轮轴304、套在随动导轮轴304上的对接轴306、分别固定在电机302和对接轴306上的一对锥齿轮308、对接公口310、电机312、凸轮313、一对楔子314、一对套在楔子上的弹簧316和公口盖318。对接母口装置包括固定于机架的电机320和随动导轮轴322、套在随动轮轴322上的对接轴324、分别固定在电机320和对接轴322上的一对锥齿轮326和对接母口328。电机302和320分别驱动锥齿轮308和326转动，从而驱动对接轴306和324的转动，进而使得对接装置绕随动轮轴转动，电机312在凸轮313和弹簧316的配合下驱动楔子314的伸缩。在准备对接时，楔子缩在对接公口310里面。当对接公口310契合到母口里面后楔子伸出，卡住母口，从而完成对接。如图4B-4M是本专利技术实施的两个履带式移动机器人组成的机器人系统的攀爬楼梯的过程示意图。一个履带式移动机器人系统由一个带有公口对接装置412的履带式移动机器人和一个带有母口对接装置414的履带式移动机器人通过对接组成。带有公口对接装置和带有母口对接装置的履带式移动机器人均包括机架410本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种履带式移动机器人协作攀爬楼梯控制方法，包括两个带有双杆臂的履带式移动机器人，所述履带式移动机器人包括随动导轮(408)和驱动轮(404)、包覆在所述随动导轮(408)和所述驱动轮(404)上的履带(406)；在所述驱动轮(404)上设置有可绕所述驱动轮(404)的轴心(416)转动的双杆臂(402)；其特征在于：在所述随动导轮(408)的轴心上设有可绕所述随动导轮(408)的轴心转动的对接装置；两个所述履带式移动机器人通过所述对接装置对接；通过所述对接装置的转动调整两个所述履带式移动机器人的运动方向实现楼梯的攀爬。

【技术特征摘要】
1.一种履带式移动机器人协作攀爬楼梯控制方法，包括两个带有双杆臂的履带式移动机器人，所述履带式移动机器人包括随动导轮(408)和驱动轮(404)、包覆在所述随动导轮(408)和所述驱动轮(404)上的履带(406)；在所述驱动轮(404)上设置有可绕所述驱动轮(404)的轴心(416)转动的双杆臂(402)；其特征在于：在所述随动导轮(408)的轴心上设有可绕所述随动导轮(408)的轴心转动的对接装置；两个所述履带式移动机器人通过所述对接装置对接；通过所述对接装置的转动调整两个所述履带式移动机器人的运动方向实现楼梯的攀爬；所述通过对接装置的转动调整两个所述履带式移动机器人的运动方向实现楼梯的攀爬具体步骤如下：步骤1：驱动至少一个履带式移动机器人的履带运动使第一个履带式移动机器人的前端接触楼梯前壁；转动第二个履带式移动机器人的双杆臂使其末点与第二个履带式移动机器人的末点连线与地面垂直；步骤2：控制第一个履带式移动机器人的对接装置沿顺时针转动，使得第一个履带式移动机器人前端抬起，同时驱动两个履带式移动机器人的履带运动；步骤3：控制第二个履带式移动机器人的对接装置沿逆时针转动，使得第一个履带式移动机器人后端抬起，同时驱动两个履带式移动机器人的履带运动；步骤4：在第一个履带式移动机器人和第二个履带式移动机器人垂直时，控制第一个履带式移动机器人的对接装置沿逆时针转动，控制第二个履带式移动机器人的对接装置沿顺时针转动，使得第二个履带式移动机器人的前端抬起，同...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋光明，韦中，刘杰，彭璜，宋爱国，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32