一种基于姿态控制的轮滑式代步机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种基于姿态控制的轮滑式代步机器人，包括左右轮滑鞋体、便携电源、通信控制装置和姿态检测系统。轮滑鞋体共有两个为四轮结构，其左右部位各有一个驱动轮，前后部位各有一个小脚万向轮，通过电机带动驱动轮转动可实现轮滑鞋体的全方位移动。24V直流便携电源为轮滑鞋体提供电力驱动。姿态检测系统由六个无线运动捕捉传感器(WSSS)的相对空间关系得到操作者上身姿态以识别其运动意图，并通过调整轮滑鞋体驱动轮转动速度而实现。通信控制装置接收WSSS传感器信息并辅以姿态算法生成速度命令并传送至轮滑鞋体控制器控制驱动轮转动。本轮滑式代步机器人为日常出行提供了一种集代步和娱乐功能于一身的工具，亦为代步车提供了一套新型控制方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于姿态控制的轮滑式代步机器人
本专利技术属于电动代步装置
，更具体地，涉及一种基于姿态控制的轮滑式代步机器人。
技术介绍
现代交通工具非常发达，对于远程交通可以通过汽车、飞机实现，对于短程交通则有自行车电动车供广大群众使用。现今交通出行提倡绿色出行，因此电动交通工具因其低碳环保、非人力驱动从而得到快速发展，现在市面上新出现的各种电动代步车就是这类交通工具发展的成果。电动轮滑鞋是一种集合电动代步车和轮滑运动的交叉产物，其作为一种代步出行的交通工具的同时也为使用者提供轮滑运动的娱乐体验。在中国专利技术专利申请公开说明书CN103263767A中公开了一种代步电动轮滑鞋，电池装载于鞋体底部。鞋体为三轮结构，前端两轮为驱动轮，后端为伏地轮，通过脚对踏板上的力作用调整前进后退速度，同时通过左右摆动赋予伏地轮径向力使轮滑鞋运动方向转动。上述轮滑鞋代表着普遍的设计与控制方式，但是通过力传感器感应脚部作用力控制轮滑鞋运动的方式仍有不足之处，避开传感器精度不谈，首先人在轮滑上运动的时候脚部对鞋的作用力会随运动改变，如此便不能保证轮滑鞋的稳定运动；其次是该类电动轮滑需要通过脚部作用提供后轮径本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于姿态控制的轮滑式代步机器人，其特征在于，包括两个轮滑鞋、供电电源及通信控制装置，其中：所述轮滑鞋的主体骨架由顶层安装板(1)、中间安装板(2)和底部安装板(3)构成；顶层安装板(1)固定于中间安装板(2)上；中间安装板(2)正面四角处安装了四个传感器安装座(5)，可将四路压力传感器(6)固定于四个传感器安装座(5)上；中间安装板(2)背面前后两端安装有轴承座(7)，将小脚轮(8)安装于轴承座(7)上作为承重万向轮；在承重万向轮附近安装有直流无刷电机(9)，直流无刷电机(9)与减速箱、齿轮箱构成一套电机驱动系统；直流无刷电机(9)一端安装数字编码器(10)，另一端在直流无刷电机(9)的轴...

【技术特征摘要】
1.一种基于姿态控制的轮滑式代步机器人，其特征在于，包括两个轮滑鞋、便携供电电源及通信控制装置，其中：所述轮滑鞋的主体骨架由顶层安装板(1)、中间安装板(2)和底部安装板(3)构成；顶层安装板(1)固定于中间安装板(2)上；中间安装板(2)正面四角处安装了四个传感器安装座(5)，可将四路压力传感器(6)固定于四个传感器安装座(5)上；中间安装板(2)背面前后两端安装有轴承座(7)，将小脚轮(8)安装于轴承座(7)上作为承重万向轮；在承重万向轮附近安装有直流无刷电机(9)，直流无刷电机(9)与减速箱、齿轮箱构成一套电机驱动系统；直流无刷电机(9)一端安装数字编码器(10)，另一端在直流无刷电机(9)的轴上安装有电机联轴器(11)；直流无刷电机(9)通过电机安装座(12)固定于中间安装板(2)的背面；中间安装板(2)背面左右两侧安装着驱动轮(16)，并分别通过两个驱动轮安装座(13)固定于安装板(3)上；驱动轮(16)轴上安装有驱动轮联轴器(14)并固定在两个驱动轮安装座(13)之间；底部安装板(3)固定于电机安装座(12)和驱动轮安装座(13)上；中间安装板(2)中部留出一个方形空洞(17)用于放置本轮滑式代步机器人的电路系统；电路系统由四块电路板组成，从顶层到底层依次为电源供电板、外设驱动板、主控制板和压力信号调理板，四路压力传感器通过信号线连接于信号调理板接口(18)上，电机编码器(10)连接于外设驱动电路板接口(19)上，电源供电板接入两根系统电源供电线(20)并通过电压转化电路为电机驱动系统、电路系统和压力传感器供电；主控制板板载ST系列ARM微控制器能够写入嵌入式程序控制电动鞋外设；电路板之间通过接插件固定在一起，并固定在底部安装板(3)上；在底部安装板(3)上留有一个孔洞(22)，其作用一是引出蓝牙串口线连接至贴附在底板上的蓝牙串口(23)上，二是露出主控制板的JTAG接口(24)可供程序下载与调试；所述便携供电电源的前面板有两个接口(25)可提供两路24V直流驱动电压，前面板中心放置电源开关(26)以及数码管(27)显示当前电压示数，若电压不足可通过充电口(28)为电源充电；本电源后面板上有两个把手(29)方便提携，放置于背包中即可携带使用；电源通过两根弹簧电源线(30)分别与两个轮滑鞋体的系统电源供电线(20)相连为轮滑鞋提供电力驱动；所述通信控制装置中的控制中心板(32)通过串口线获得WSSS传感器接收器(33)接收到的姿态信息帧，经过处理判断后形成控制左右两个轮滑鞋的速度控制命令帧并通过两个蓝牙串口(34)分别发送至左右轮滑鞋体上的蓝牙串口(23)上；WSSS传感器接收器(33)使用2.4G无线通信技术接收外部WSSS传感器(38)的信号并转化为串口信息输出。2.如权利要求1所述的基于姿态控制的轮滑式代步机器人，其特征在于，所述WSSS传感器内部包含集三轴加速度传感器、陀螺仪、磁场强度传感器于一身的姿态模块芯片、无线传输芯片和内部供电电源，外壳上带有WSSS启动开关(39)和通讯/充电接口(40)，该接口有四个接头，两个作为供电的+5V/GND接口，当传感器内部电源指示灯显示电量不足时可通过专用充电器为传感器充电；另两个为TX/RX串口接头，可使该传感器能够工作于有线和无线模式；WSSS传感器外壳上画有坐标系X轴和Y轴，此坐标系代表该传感器自身的坐标系，其Z轴方向由右手法则可得到；该传感器在空间中处于任意姿态都能测得相对大地坐标系的转动欧拉角，也就是将传感器坐标系与大地坐标系重合后绕着传感器坐标系的三个坐标轴转动相对应的欧拉角时即可得到当前传感器坐标系的空间姿态；WSSS传感器将欧拉角的信息存储于数据帧上并不断发送信息帧，WSSS接收器便不断接收这类信息帧并通过串口传出欧拉角信息至控制中心板上。3.如权利要求1或2所述的基于姿态控制的轮滑式代步机器人，其特征在于，中间安装板(2)正面四角处安装有四个滑柱(4)，通过六角螺丝可将顶层安装板(1)固定于滑柱(4)上。4.如权利要求3所述的基于姿态控制的轮滑式代步机器人，其特征在于，滑柱(4)的高度略低于压力传感器(6)...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄剑，卢畅川，晏箐阳，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42