自动滚动行走装置的连续上楼梯方法和下楼梯方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种自动滚动行走装置的连续上楼梯方法和下楼梯方法，依次包括以下步骤：①控制所述行走装置的驱动电机驱动轮子，利用该行走装置主体内的陀螺偏摆产生的陀螺力矩稳定该行走装置主体，所述行走装置轮子滚动完成上/下一次楼梯；②如果所述行走装置检测到前方已经没有待上/下楼梯，则所述行走装置结束上/下楼梯模式；③如果所述行走装置检测到前方还有待上/下楼梯，则控制所述陀螺回摆，再回到步骤①。与现有技术相比，本发明专利技术的技术效果在于：能连续平稳上下楼梯，控制过程简单。

【技术实现步骤摘要】
自动滚动行走装置的连续上楼梯方法和下楼梯方法
本专利技术涉及一种行走装置控制技术，特别是涉及如机器人等产品的上下楼梯过程控制。
技术介绍
现有技术中的自动滚动行走装置诸如单轮/双轮平衡车、双轮机器人、球形机器人等上下楼梯时，在轮心处施加驱动力矩；主体受到驱动力矩的反作用力矩，将发生倾斜，并在重力矩的作用下，倾斜角度迅速增大，主体不能维持平衡，易翻倒，而轮子又无法获得最大驱动力矩，整机也就无法完成连续平稳上下楼梯。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于避免现有技术的不足之处而提出一种利用陀螺的陀螺力矩实现连续上下楼梯功能的自动滚动行走装置的连续上楼梯方法和下楼梯方法。本专利技术解决所述技术问题所采用的技术方案为：使用一种自动滚动行走装置的连续上楼梯方法，依次包括以下步骤：①控制所述行走装置的驱动电机驱动轮子，利用该行走装置主体内的陀螺偏摆产生的陀螺力矩稳定该行走装置主体，所述行走装置轮子滚动完成上一次楼梯；②如果所述行走装置检测到前方已经没有待上楼梯，则所述行走装置结束上楼梯模式；③如果所述行走装置检测到前方还有待上楼梯，则控制所述陀螺回摆，再回到步骤①。进一步地：步骤③中，先控制所述驱动电机停止驱动轮子，然后控制所述陀螺回摆；或者控制所述驱动电机减速的同时控制所述陀螺回摆。在所述步骤①之前，控制所述行走装置主体内设置的陀螺的偏摆角度达到最大可利用角度。在步骤①之前，控制所述行走装置主体重心前移。调整陀螺偏摆到最大可利用角度的方法包括：①控制驱动电机的力矩小于所述行走装置主体的重力矩，陀螺在自动滚动行走装置主体的重力矩作用下，回摆到最大可利用角度；或者②控制驱动电机速度为零，即保证自动滚动行走装置主体和轮子相对速度为零，使用设置在行走装置主体内的偏摆电机主动控制陀螺偏摆到最大可利用角度。将自动滚动行走装置主体重心前移的方法包括：①驱动电机向前驱动，陀螺自动偏摆，当陀螺偏摆到最大偏摆角度时，机器人主体重心前移；或者②利用设置在行走装置主体内的偏摆电机直接驱动陀螺快速偏摆，产生陀螺力矩使得自动滚动行走装置主体重心前移。使用一种自动滚动行走装置的连续下楼梯方法，依次包括以下步骤：①控制所述行走装置的驱动电机驱动轮子，利用该行走装置主体内的陀螺偏摆产生的陀螺力矩稳定该行走装置主体，所述行走装置轮子滚动完成下一次楼梯；②如果所述行走装置检测到前方已经没有待下楼梯，则所述行走装置结束下楼梯模式；③如果所述行走装置检测到前方还有待下楼梯，则控制所所述陀螺回摆，再回到步骤①。上述步骤③中，先控制所述驱动电机停止驱动轮子，然后控制所述陀螺回摆；或者控制所述驱动电机减速的同时控制所述陀螺回摆。在所述步骤①之前，控制所述行走装置主体内设置的陀螺的偏摆角度达到最大可利用角度。通过所述行走装置内与陀螺联接的偏摆电机控制该陀螺的偏摆角度达到最大可利用角度。在驱动电机驱动轮子之前，控制所述行走装置主体的重心后移。步骤①中，所述驱动电机驱动轮子下楼梯时，利用所述行走装置内与陀螺联接的偏摆电机给陀螺施加与在该行走装置主体的重力矩作用下陀螺自动偏摆方向相反的偏摆力矩，该自动滚动行走装置在驱动力矩及偏摆力矩作用下缓慢滚动下楼。确认完成下一次楼梯，将自动滚动行走装置主体调整为竖直状态。利用所述行走装置内与陀螺联接的偏摆电机控制所述行走装置主体的重心后移。在步骤②之前，通过检测到陀螺偏摆方向发生变化即确认完成一次下楼梯。与现有技术相比，本专利技术的技术效果在于：能连续平稳上下楼梯，控制过程简单。附图说明图1是本专利技术上楼梯方法实施例的行走装置准备状态示意图；图2是本专利技术上楼梯方法实施例完成上第一次楼梯时的状态示意图；图3是本专利技术上楼梯方法实施例上第二次楼梯时的准备状态示意图；图4是本专利技术上楼梯方法实施例完成上第二次楼梯时的状态示意图；图5是本专利技术下楼梯方法实施例一下楼梯时的准备状态示意图；图6是本专利技术下楼梯方法实施例一完成下第一次楼梯时的状态示意图；图7是本专利技术下楼梯方法实施例一下第二次楼梯时的准备状态示意图；图8是本专利技术下楼梯方法实施例一完成下第二次楼梯时的状态示意图；图9是本专利技术下楼梯方法实施例二下楼梯时的行走装置准备状态示意图；图10是本专利技术下楼梯方法实施例二完成下第一次楼梯时的状态示意图；图11是本专利技术下楼梯方法实施例二下第二次楼梯时的准备状态示意图；图12是本专利技术下楼梯方法实施例二完成下第二次楼梯时的状态示意图；图13是本专利技术下楼梯方法实施例三下楼梯时的准备状态示意图；图14是本专利技术下楼梯方法实施例三完成下第一次楼梯时的状态示意图；图15是本专利技术下楼梯方法实施例三下第二次楼梯时的准备状态示意图；图16是本专利技术下楼梯方法实施例三完成下第二次楼梯时的状态示意图；图17是本专利技术上楼梯方法流程示意图；图18是本专利技术下楼梯方法流程示意图。具体实施方式现结合附图对本专利技术的实施例作详细说明。使用一种自动滚动行走装置的连续上楼梯方法，依次包括以下步骤：①控制所述行走装置的驱动电机驱动轮子，利用该行走装置主体内的陀螺偏摆产生的陀螺力矩稳定该行走装置主体，所述行走装置轮子滚动完成上一次楼梯，上一次楼梯可以是上一级楼梯或者连续上几级楼梯。②所述行走装置检测前方是否有待上楼梯，如果检测到前方已经没有待上楼梯，则所述行走装置结束上楼梯模式；③如果所述行走装置检测到前方还有待上楼梯，则控制所述驱动电机停止驱动轮子，然后控制所述陀螺回摆，再回到步骤①，如此循环直至所述行走装置检测到前方已经没有待上楼梯后结束上楼梯模式。由于陀螺存在奇异点，即陀螺自转轴偏摆到与陀螺力矩平行时将不输出陀螺力矩，那么行走装置在上楼梯时不能持续地连续施加驱动力矩，如果连续驱动将会使陀螺达到奇异点。所以必须在完成上一次楼梯后，控制陀螺偏摆角度回复至原位即最大可利用角度。在所述步骤①之前，控制所述行走装置主体内设置的陀螺的偏摆角度达到最大可利用角度。在步骤①之前，为了使所述行走装置主体相对轮轴产生重力矩，控制所述行走装置主体重心前移。调整陀螺偏摆到最大可利用角度的方法包括：①在所述行走装置主体相对轮轴产生重力矩的情形下，控制驱动电机的力矩小于所述行走装置主体的重力矩，陀螺在自动滚动行走装置主体的重力矩作用下，回摆到最大可利用角度；优选实施例中，控制驱动电机的力矩为零，能使陀螺在自动滚动行走装置主体的重力矩作用下，以最快速度回摆到最大可利用角度。或者②控制驱动电机速度为零，即保证自动滚动行走装置主体和轮子相对速度为零，使用设置在行走装置主体内的偏摆电机主动控制陀螺偏摆到最大可利用角度。上述将自动滚动行走装置主体重心前移的方法包括：①驱动电机向前驱动，陀螺自动偏摆，当陀螺偏摆到最大偏摆角度时，机器人主体重心前移；或者②利用设置在行走装置主体内的偏摆电机直接驱动陀螺快速偏摆，产生陀螺力矩使得自动滚动行走装置主体重心前移。上述行走装置的连续上楼梯方法，具体来说，以双轮机器人为例包括以下步骤：1．检测前方是否有待上楼梯。一些实施例中，检测过程可以通过激光雷达扫描前方，检测前方楼梯与机器人的距离，并减速靠近楼梯。另一些实施例中，机器人正常行走，靠近楼梯后，轮子会被楼梯挡住，这时由于驱动电机使用的是速度模式，电流会增大，所以判断遇到楼梯等障碍物。2．控制双轮对准楼梯。一些实施例中，使用激光雷达对楼梯进行扫描本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动滚动行走装置的连续上楼梯方法，其特征在于，依次包括以下步骤：① 控制所述行走装置的驱动电机驱动轮子，利用该行走装置主体内的陀螺偏摆产生的陀螺力矩稳定该行走装置主体，所述行走装置轮子滚动完成上一次楼梯；② 如果所述行走装置检测到前方已经没有待上楼梯，则所述行走装置结束上楼梯模式；③ 如果所述行走装置检测到前方还有待上楼梯，则控制所述陀螺回摆，再回到步骤①。

【技术特征摘要】
1.一种自动滚动行走装置的连续上楼梯方法，其特征在于，依次包括以下步骤：①控制所述行走装置的驱动电机驱动轮子，利用该行走装置主体内的陀螺偏摆产生的陀螺力矩稳定该行走装置主体，所述行走装置轮子滚动完成上一次楼梯；②如果所述行走装置检测到前方已经没有待上楼梯，则所述行走装置结束上楼梯模式；③如果所述行走装置检测到前方还有待上楼梯，则控制所述陀螺回摆，再回到步骤①。2.根据权利要求1所述的自动滚动行走装置的连续上楼梯方法，其特征在于：步骤③中，先控制所述驱动电机停止驱动轮子，然后控制所述陀螺回摆；或者控制所述驱动电机减速的同时控制所述陀螺回摆。3.根据权利要求1所述的自动滚动行走装置的连续上楼梯方法，其特征在于：在所述步骤①之前，控制所述行走装置主体内设置的陀螺的偏摆角度达到最大可利用角度。4.根据权利要求3所述的自动滚动行走装置的连续上楼梯方法，其特征在于：在步骤①之前，控制所述行走装置主体重心前移。5.根据权利要求4所述的自动滚动行走装置的连续上楼梯方法，其特征在于，调整陀螺偏摆到最大可利用角度的方法包括：①控制驱动电机的力矩小于所述行走装置主体的重力矩，陀螺在自动滚动行走装置主体的重力矩作用下，回摆到最大可利用角度；或者②控制驱动电机速度为零，即保证自动滚动行走装置主体和轮子相对速度为零，使用设置在行走装置主体内的偏摆电机主动控制陀螺偏摆到最大可利用角度。6.根据权利要求4所述的上楼梯控制方法，其特征在于，方法①中，控制驱动电机的力矩为零，陀螺在自动滚动行走装置主体的重力矩作用下，回摆到最大可利用角度。7.根据权利要求4所述的自动滚动行走装置的连续上楼梯方法，其特征在于，将自动滚动行走装置主体重心前移的方法包括：①驱动电机向前驱动，陀螺自动偏摆，当陀螺偏摆到最大偏摆角度时，机器人主体重心前移；或者②利用设置在行走装置主体内的偏摆电机直接驱动陀螺快速偏摆，产生陀螺力矩使得自动滚动行走装置主体重心前移。8.一种自动滚动行走装置的连续下楼梯方法，其特征在于，依次包括以下步骤：①控制所述行走装置的驱动电机驱动轮子，利用该行走装置主体内的陀螺偏摆产生的陀螺力矩稳定该行走装置主体，所述行走装置轮子滚动完成下一次楼梯；②如果所...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺智威，刘利，唐斌，朱阳，
申请(专利权)人：坎德拉深圳科技创新有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44