模拟或教学演示用避障竞走机器人及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种模拟或教学演示用避障竞走机器人及其控制方法，机器人包括两相对设置的脚踝舵机、摆动腿、两水平转动舵机，两所述水平转动舵机上部之间设有躯干座，所述躯干座上安装有控制器机构，所述躯干座的上部设有头部座和超声波传感器。控制方法包括以下步骤，步骤1，接收启动信号；步骤2，超声波传感器检测前方区域；步骤3，判断是否前方有障碍；步骤4，根据步骤3的判断结果，如果前方有障碍，整机转弯避障；步骤5，根据步骤3的判断结果，如果前方无障碍，整机继续前行。本发明专利技术能够自主避障行走，并且做多自由度的运动，具有较好地演示效果，能够提高学生的现实体验感，便于学生理解机器人的工作原理，提高学生的学习效果。

Obstacle avoidance walking robot for simulation or teaching demonstration and control method thereof

The invention discloses a simulation teaching demonstration or obstacle avoidance walking robot and control method of robot includes two oppositely arranged ankle steering, swinging leg, two horizontal rotating steering gear, steering gear is arranged between the upper part of the trunk two horizontally, the trunk seat is installed on the controller body, the upper part of the trunk of the seat a head seat and ultrasonic sensor. The control method comprises the following steps: Step 1, receive the starting signal; step 2, ultrasonic sensor detection area in front; step 3, determine whether the obstacles ahead; step 4, according to the results of the 3 steps of judgment, if there are obstacles in front of the turning, obstacle avoidance; step 5, according to the results of the 3 steps to determine, if there is no the obstacles to move on. The invention is capable of autonomous obstacle avoidance walking, and do more degrees of freedom of movement, and has a good demonstration effect, can improve the students' practical experience, the working principle of the robot is convenient for students to understand and improve the students' learning effect.

【技术实现步骤摘要】
模拟或教学演示用避障竞走机器人及其控制方法
本专利技术涉及机器人
，具体涉及一种模拟或教学演示用避障竞走机器人及其控制方法。
技术介绍
机器人是一种能够模拟人类行为或其他生物的机械自动控制机器。目前，用于模拟或者教学演示的机器人极少，而且多为履带式或者滚轮式行走，模拟人类行走的效果不好，功能单一，不便于学生较好地理解现代机械。
技术实现思路
本专利技术提供一种模拟或教学演示用避障竞走机器人，能够自主避障行走，并且做多自由度的运动，具有较好地演示效果，能够提高学生的现实体验感，便于学生理解机器人的工作原理，提高学生的学习效果。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种模拟或教学演示用避障竞走机器人，包括两相对设置的脚踝舵机，两所述脚踝舵机的输出轴分别连接有向上延伸的摆动腿，所述摆动腿的上部设有水平转动舵机，两所述水平转动舵机上部之间设有躯干座，所述躯干座上安装有控制器机构，所述躯干座的上部设有头部座，所述头部座的前部设有超声波传感器，所述超声波传感器的信号输出端传递至所述控制器机构，所述控制器机构的输出端控制连接所述脚踝舵机和所述水平转动舵机。作为优选的技术方案，所述控制器机构包括主板，所述主板上设有芯片和对外接口，所述对外接口与所述超声波传感器、所述脚踝舵机和所述水平转动舵机对应连接。作为对上述技术方案的改进，还包括无线遥控手柄，所述无线遥控手柄配合连接有安装在所述躯干座上的无线接收器，所述无线接收器的输出信号连接至所述对外接口。本专利技术提供一种上述模拟或教学演示用避障竞走机器人的控制方法。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种模拟或教学演示用避障竞走机器人控制方法，包括以下步骤，步骤1，接收启动信号，初始化进入启动状态；步骤2，超声波传感器检测前方区域，并将检测信号传递到控制器机构；步骤3，控制器机构处理分析检测信号，判断是否前方有障碍；如果前方有障碍，则执行步骤4，如果前方无障碍，则执行步骤5；步骤4，控制器机构发出控制信号，控制左侧的控制水平转动舵机和所述脚踝舵机及右侧的控制水平转动舵机和所述脚踝舵机配合动作，整机转弯避障；步骤5，控制器机构发出控制信号，控制左侧的控制水平转动舵机和脚踝舵机及右侧的控制水平转动舵机和所述脚踝舵机配合动作，整机继续前行；步骤6，重复步骤2、步骤3、步骤4或步骤5，直至接收到停止信号，停止。作为优选的技术方案，步骤4具体为，判断障碍是否为左侧障碍，如果是左侧障碍，则控制器机构发出右转向控制信号，执行右转动作集(右侧脚踝舵机右倾斜动作→右侧水平转动舵机动作→右侧脚踝舵机复位→左侧脚踝舵机左倾斜动作→右侧水平转动舵机复位→左侧脚踝舵机复位)；如果不是左侧障碍，则控制器机构发出左转向控制信号，执行左转动作集(左侧脚踝舵机左倾斜动作→左侧水平转动舵机动作→左侧脚踝舵机复位→右侧脚踝舵机右倾斜动作→左侧水平转动舵机复位→右侧脚踝舵机复位)。作为对上述技术方案的改进，步骤5中所述整机继续前行具体为，控制器机构发出执行控制信号，先执行左侧直行动作集(左侧脚踝舵机左倾斜动作→左侧水平转动舵机动作→左侧脚踝舵机复位→右侧脚踝舵机右倾斜动作→左侧水平转动舵机复位)，再执行右侧直行动作集(右侧脚踝舵机右倾斜动作→右侧水平转动舵机动作→右侧脚踝舵机复位→左侧脚踝舵机左倾斜动作→右侧水平转动舵机复位)。作为对上述技术方案的改进，步骤1，所述启动信号为无线信号。作为对上述技术方案的进一步改进，步骤6，所述停止信号为无线信号。由于采用了上述技术方案，超声波传感器用于检测前方区域，并将检测信号传递至控制器机构，控制器机构判断是否具有障碍，如果没有障碍，则继续前行；如果有障碍，则转向移动。机器人行走时，一侧的脚踝舵机动作，调节摆动腿的倾斜，使另一侧脚踝舵机离地，再配合一侧的水平转动舵机动作，带动躯干座及另一侧脚踝舵机转动，调节实现向前或转向，一侧的脚踝舵机再复位，使另一侧脚踝舵机重新落地，另一侧脚踝舵机动作，调节摆动腿的倾斜，先使一侧的水平转动舵机复位，再配合另一侧的水平转动舵机动作，实现位置的移动。本专利技术能够自主避障行走，并且做多自由度的运动，具有较好地演示效果，能够提高学生的现实体验感，便于学生理解机器人的工作原理，提高学生的学习效果。附图说明以下附图仅旨在于对本专利技术做示意性说明和解释，并不限定本专利技术的范围。其中：图1是本专利技术实施例的结构示意图；图2是本专利技术实施例的控制方法流程图。图中：1-脚踝舵机；2-摆动腿；3-水平转动舵机；4-躯干座；5-控制器机构；6-头部座；7-超声波传感器。具体实施方式下面结合附图和实施例，进一步阐述本专利技术。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本专利技术的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本专利技术的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。如图1所示，一种模拟或教学演示用避障竞走机器人，包括两相对设置的脚踝舵机1，两脚踝舵机1的输出轴分别连接有向上延伸的摆动腿2，摆动腿2的上部设有水平转动舵机3，两水平转动舵机3的输出轴分别连接摆动腿2的上部，两水平转动舵机3上部之间设有躯干座4，躯干座4上安装有控制器机构5，躯干座4的上部设有头部座6，头部座6的前部设有超声波传感器7，超声波传感器7的信号输出端传递至控制器机构5，控制器机构5的输出端控制连接脚踝舵机1和水平转动舵机3。控制器机构5包括主板，主板上设有芯片和对外接口，对外接口与超声波传感器7、脚踝舵机1和水平转动舵机3对应连接。主板可以采用MEGA328P控制主板，芯片可以采用STM32F103微控制器，能够实现电力电子系统方面的应用，对外接口可以多达37路，方便信号的输入输出，便于扩展传感器模块。控制器机构5当然也包括外围电路，对于本领域技术人员来说为公知技术，在此不再赘述。可以通过PC上位机软件设计，图形化编程方式可以实现在线运行，并下载到控制器机构5存储到芯片上，上述PC上位机软件的编程为现有技术，对于本领域技术人员来说为公知技术，在此不再赘述。还包括无线遥控手柄，无线遥控手柄配合连接有安装在躯干座4上的无线接收器，无线接收器的输出信号连接至对外接口。无线遥控手柄可以采用PS2手柄，无线接收器可以为PS2接收器，能够实现控制信号的发出和接收，并通过对外接口传递到芯片进行信号处理，实现遥控。如图2所示，一种模拟或教学演示用避障竞走机器人控制方法，包括以下步骤，步骤1，接收启动信号，初始化进入启动状态；步骤2，超声波传感器7检测前方区域，并将检测信号传递到控制器机构5；步骤3，控制器机构5处理分析检测信号，判断是否前方有障碍；如果前方有障碍，则执行步骤4，如果前方无障碍，则执行步骤5；步骤4，控制器机构5发出控制信号，控制左侧的控制水平转动舵机3和脚踝舵机1及右侧的控制水平转动舵机3和脚踝舵机1配合动作，整机转弯避障；步骤5，控制器机构5发出控制信号，控制左侧的控制水平转动舵机3和脚踝舵机1及右侧的控制水平转动舵机3和脚踝舵机1配合动作，整机继续前行；步骤6，重复步骤2、步骤3、步骤4或步骤5，直至接收到停止信号，停止。步骤4具体为，判断障碍是否为左侧障碍，如果是左侧障碍，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟或教学演示用避障竞走机器人，其特征在于：包括两相对设置的脚踝舵机，两所述脚踝舵机的输出轴分别连接有向上延伸的摆动腿，所述摆动腿的上部设有水平转动舵机，两所述水平转动舵机上部之间设有躯干座，所述躯干座上安装有控制器机构，所述躯干座的上部设有头部座，所述头部座的前部设有超声波传感器，所述超声波传感器的信号输出端传递至所述控制器机构，所述控制器机构的输出端控制连接所述脚踝舵机和所述水平转动舵机。

【技术特征摘要】
1.一种模拟或教学演示用避障竞走机器人，其特征在于：包括两相对设置的脚踝舵机，两所述脚踝舵机的输出轴分别连接有向上延伸的摆动腿，所述摆动腿的上部设有水平转动舵机，两所述水平转动舵机上部之间设有躯干座，所述躯干座上安装有控制器机构，所述躯干座的上部设有头部座，所述头部座的前部设有超声波传感器，所述超声波传感器的信号输出端传递至所述控制器机构，所述控制器机构的输出端控制连接所述脚踝舵机和所述水平转动舵机。2.如权利要求1所述的模拟或教学演示用避障竞走机器人，其特征在于：所述控制器机构包括主板，所述主板上设有芯片和对外接口，所述对外接口与所述超声波传感器、所述脚踝舵机和所述水平转动舵机对应连接。3.如权利要求2所述的模拟或教学演示用避障竞走机器人，其特征在于：还包括无线遥控手柄，所述无线遥控手柄配合连接有安装在所述躯干座上的无线接收器，所述无线接收器的输出信号连接至所述对外接口。4.一种如权利要求1—3任一项所述的机器人的控制方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤1，接收启动信号，初始化进入启动状态；步骤2，超声波传感器检测前方区域，并将检测信号传递到控制器机构；步骤3，控制器机构处理分析检测信号，判断是否前方有障碍；如果前方有障碍，则执行步骤4，如果前方无障碍，则执行步骤5；步骤4，控制器机构发出控制信号，控制左侧的控制水平转动舵机和所述脚踝舵机及右侧的控制水平转动舵机和所述脚踝舵机配合动作，整机转弯避障；步骤5，控制器机构发出控制信号，控制左侧的控制水平转动舵...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨林刚，
申请(专利权)人：杨林刚，
类型：发明
国别省市：山东,37