The invention requests to protect a device and a control method for improving the balance and walking speed of the biped robot. Most biped robots are controlled by ZMP (such as Japan's ASIMO). However, the biped robot controlled by ZMP has disadvantages of large volume and slow walking speed. The invention will make full use of the advantages of ZMP and overcome its shortcomings as far as possible. The device of the invention mainly comprises two parts, mechanical structure and controller. For the existing biped robot, only the original foot replacement cost invention device is needed, and the other structural parts need not be changed, so it has a strong practicability in real life. The mechanical structure of the sole of the foot dynamically adjusts the center of gravity of the biped robot under the action of the controller, so that it has a good balance in motion and obviously improves the speed of the biped robot. The biped robot adopting the present invention can be widely used in the fields of industry, rescue, family, medical treatment and so on.
【技术实现步骤摘要】
一种提高双足机器人平衡性和行走速度的装置及控制方法
本专利技术属于涉及工业救援、家庭,军事应用领域,尤其是提高双足机器人的在ZMP理论下的平衡性和运动速度控制。
技术介绍
双足步行机器人---直立行走,其有着良好的自由度、动作灵活、自如、稳定。双足机器人是一种仿生类型的机器人,能够实现机器人的双足行走和相关动作。作为由机械控制的动态系统,双足机器人包含了丰富的动力学特性。在未来的生产生活中,类人型双足行走机器人可以帮助人类解决很多问题比如驮物、抢险救援等一系列危险或繁重的工作。双足机器人的行走一直以来都是研究的热点之一,国内外的众多研究者都对此展开了广泛的研究,取得了一定的成果。无论是波士顿的双足机器人Atals还是日本的Asimo都由于生产成本和技术难度的原因,一直以来都只存在于实验室作为演示,不能真正的进入到消费级市场。机器人学科是一个综合性学科既需要强有力的硬件执行机构,还需要一系列与之配套的软件和理论控制系统。目前世界上大多数双足步行机器人系统都采用ZMP作为稳定行走的判据。ZMP是由南斯拉夫学者Vuko-bratov提出的,他研究了ZMP与双足动态系统之间的关系,提出ZMP是判断动态平衡的一个重要依据。ZMP是所受力矩之和在水平面达到平衡的点,可以在脚底安装压力传感器通过计算得来,再通过改变关节间夹角来调整平衡点。传统的ZMP控制的双足机器人足部都比较大、比较重。不断地检测支撑腿脚底的压力传感器,进行计算ZMP平衡点在支撑多边形内机器人就不会摔倒,通过不断地调节关节角度进而调整ZMP在支撑多边形内部,摆动腿再摆动到落脚点。双足机器人的摔倒一般都是 ...
【技术保护点】
1.一种提高双足机器人平衡性和行走速度的装置,其特征在于,包括:用于测算ZMP零力矩点的底部左脚压力模块(1)和右脚压力模块(2)、主控系统(8)以及用于调整双足机器人重心的快速质量调整系统,所述快速质量调整系统包括左腿足部模块(3)和右腿足部模块(4)、第一导管(6)、第二导管(7)、第一微型电泵(9)及第二微型电泵(10),所述左腿足部模块(3)和右腿足部模块(4)的内部掏空形成一个容器,容器内装有高密度的溶液,第一微型电泵(9)通过第一导管(6)抽取左腿足部模块(3)中的高密度溶液到右腿足部模块(4)中,第二微型电泵(10)通过第二导管(7)抽取右腿足部模块(4)中的高密度溶液到左腿足部模块(3)中,第一微型电泵(9)和第二微型电泵(10)在主控系统(8)的控制下调整左腿足部模块(3)和右腿足部模块(4)中溶液的质量而调整双足机器人两条腿的质量;所述左脚压力模块(1)安装于左腿足部模块(3)上,右脚压力模块(2)安装于右腿足部模块(4)上,第一微型电泵(9)及第二微型电泵(10)和主控系统(8)安装于双足机器人的机身上,第一导管(6)、第二导管(7)沿着双足机器人的腿部连杆(5) ...
【技术特征摘要】
1.一种提高双足机器人平衡性和行走速度的装置,其特征在于,包括:用于测算ZMP零力矩点的底部左脚压力模块(1)和右脚压力模块(2)、主控系统(8)以及用于调整双足机器人重心的快速质量调整系统,所述快速质量调整系统包括左腿足部模块(3)和右腿足部模块(4)、第一导管(6)、第二导管(7)、第一微型电泵(9)及第二微型电泵(10),所述左腿足部模块(3)和右腿足部模块(4)的内部掏空形成一个容器,容器内装有高密度的溶液,第一微型电泵(9)通过第一导管(6)抽取左腿足部模块(3)中的高密度溶液到右腿足部模块(4)中,第二微型电泵(10)通过第二导管(7)抽取右腿足部模块(4)中的高密度溶液到左腿足部模块(3)中,第一微型电泵(9)和第二微型电泵(10)在主控系统(8)的控制下调整左腿足部模块(3)和右腿足部模块(4)中溶液的质量而调整双足机器人两条腿的质量;所述左脚压力模块(1)安装于左腿足部模块(3)上,右脚压力模块(2)安装于右腿足部模块(4)上,第一微型电泵(9)及第二微型电泵(10)和主控系统(8)安装于双足机器人的机身上,第一导管(6)、第二导管(7)沿着双足机器人的腿部连杆(5)安装。2.根据权利要求1所述的一种提高双足机器人平衡性和行走速度的装置,其特征在于,所述左腿足部模块(3)和右腿足部模块(4)通过足左脚压力模块(1)和右脚压力模块(2)实时测算双足机器人的ZMP平衡点。3.根据权利要求2所述的一种提高双足机器人平衡性和行走速度的装置,其特征在于,所述左脚压力模块(1)和右脚压力模块(2)由多个压力片组合成压力片矩阵。4.根据权利要求1-所述的一种提高双足机器人平衡性和行走速度的装置,其特征在于,所述左腿足部模块(3)和右腿足部模块(4)的外观设计成人的足形状。5.根据权利要求4所述的一种提高双足机器人平衡性和行走速度的装置,其特征在于,所述调整ZMP平衡点到支撑多...
【专利技术属性】
技术研发人员:李清都,杨鑫,柯梅花,刘宋,王成刚,杨洋,卢青高,
申请(专利权)人:重庆邮电大学,
类型:发明
国别省市:重庆,50
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