一种两栖微型四足机器人转向控制方法技术

本发明专利技术公开了一种两栖微型四足机器人转向控制方法，属于机器人领域。它包括前足转向控制方法、后足转向控制方法、协同转向控制方法、尾部静态转向控制方法、尾部摆动转向控制方法和综合转向控制方法。本发明专利技术为两栖微型四足机器人在不同场景的不同需求下提供了具体的控制方法，所提供的多种机器人转向控制方法，设计新颖，简单易行，控制可靠。

A Steering Control Method for Amphibious Micro Quadruped Robot

The invention discloses a steering control method for an amphibious micro quadruped robot, which belongs to the field of robots. It includes forefoot steering control method, hind foot steering control method, cooperative steering control method, tail static steering control method, tail swing steering control method and integrated steering control method. The invention provides specific control methods for amphibious micro quadruped robots under different requirements of different scenarios, and provides a variety of robot steering control methods, which are novel in design, simple in operation and reliable in control.

【技术实现步骤摘要】
一种两栖微型四足机器人转向控制方法
本专利技术属于机器人领域，涉及一种微型机器人的控制方法，更具体地说，涉及一种两栖用微型四足机器人的转向控制方法。
技术介绍
随着人类对海洋资源的开发利用和海洋科学相关研究的深化与发展，海洋与陆地交界的过渡地带成为近年来科学研究、环境监控、调查分析及军事侦察等方面应用和关注的重点区域之一。水陆两栖机器人作为一种能够在陆地、水中及水陆过渡地带开展各种作业任务的有效技术手段，正吸引着全世界越来越多国家科技人员的研究和探索。对于两栖微型机器人，其不仅能够完成两栖机器人能够实现的水中、陆地两种环境下的工作，而且由于其体积微小，隐蔽性高，且能够穿越微型空间，能够完成特定的检测与侦查任务。目前的两栖微型机器人的主要存在以下问题：(1)陆地和水中分离的驱动和执行机构，使得机器人的效率极其低下；(2)对不同陆地和水中的运动，需要采用不同的执行机构，造成机器人体积过大，机构复杂，进而使得隐蔽性差；(3)需要利用多个动力源来提供动力，增大了机器人重量，同时造成装置体积过大；(4)机构的构造为刚性结构，柔顺性差，同时也加大了噪音，降低了隐蔽性；(5)机器人的控制复杂，对于微型机器人的使用存在限制。针对上述问题，本公司设计出了一种两栖微型四足机器人，其技术方案如下：如图1—图7所示，一种两栖微型四足机器人，包括本体1、动力机构2、划臂机构A3、划臂机构B4、划臂机构C5、划臂机构D6、摆尾机构7、摆尾动力机构8、电源模块9、控制模块10、通信传感模块11、浮沉调节器12，所述的动力机构2设置在本体1上，所述的划臂机构A3、划臂机构B4、划臂机构C5、划臂机构D6分别设置在本体1的两侧，且对称布置，所述的摆尾机构7设置在本体1的末端，所述的摆尾动力机构8设置在本体1上靠近摆尾机构7的一端，所述的电源模块9、控制模块10、通信传感模块11、浮沉调节器12设置在本体1上。所述的动力机构2由腔体21、左振动盘22、电磁调节杆23、右振动盘24、电机25、驱动单元A26、驱动单元B27、驱动单元C28、驱动单元D29组成，所述的腔体21设置有左振动盘22和右振动盘24，所述的左振动盘22通过电磁调节杆23与右振动盘24相连，所述的右振动盘24与电机25相连，所述的电机固定在腔体21上，所述的驱动单元A26和驱动单元B27分别设置在左振动盘22的上侧和下侧，所述的驱动单元C28、驱动单元D29分别设置在右振动盘24的上侧和下侧；所述的驱动单元A26由活动膜210、复位弹簧211、压力腔212、空心管213、控制阀214组成，所述的活动膜210固定在腔体21内壁上，并与腔体21内壁组成压力腔212，所述的压力腔212内设置复位弹簧211，复位弹簧211的两端分别与腔体21内壁和活动膜210相连，所述的空心管213、控制阀214均设置在腔体21外壁上，并与压力腔212连通；所述的划臂机构A3由摆动臂31、驱动缸32、柔性铰链33组成，所述的摆动臂31通过柔性铰链33与本体1相连，所述的驱动缸32的一端与摆动臂31相连，另一端与本体1相连。所述的摆尾机构7由摆尾连杆71、上摆动缸72、下摆动缸73、摆尾叶片74组成，所述的摆尾连杆71通过柔性铰链与本体1相连，所述的上摆动缸72、下摆动缸73对称布置，且两者的一端与摆尾连杆71相连，两者的另一端与本体1相连，所述的摆尾叶片74设置在摆尾连杆71的末端。所述的摆尾动力机构8由摆动用腔体81、摆动用振动盘82、摆动用电机83、摆动用驱动单元A84、摆动用驱动单元B85组成，所述的摆动用腔体81内设置有摆动用振动盘82，所述的摆动用振动盘82与摆动用电机83相连，所述的摆动用驱动单元A84、摆动用驱动单元B85分别对称设置在摆动用振动盘82的上下两侧，所述的摆动用驱动单元A84由摆动用活动膜86、摆动用复位弹簧87、摆动用压力腔88、摆动用空心管89、摆动用控制阀810组成，所述的摆动用活动膜86设置在摆动用腔体81内腔，并与内腔组成摆动用压力腔88，所述的摆动用压力腔88内设置有摆动用复位弹簧87，所述的摆动用空心管89、摆动用控制阀810设置在摆动用腔体81外侧，其均与摆动用压力腔88连通，所述的摆动用驱动单元B85与摆动用驱动单元A84的结构相同，且两者的摆动用空心管89分别与上摆动缸72、下摆动缸73相连。所述的驱动单元B27、驱动单元C28、驱动单元D29与驱动单元A26的结构相同；所述的划臂机构B4、划臂机构C5、划臂机构D6与划臂机构A3的结构相同，所述的驱动单元A26、驱动单元B27、驱动单元C28、驱动单元D29中的空心管213分别与划臂机构A3、划臂机构B4、划臂机构C5、划臂机构D6中的任意一个驱动缸32相连。所述的浮沉调节器12由调节器壳体121、空气舱122、弹性膜123、储水舱124、微型水泵125组成，所述的弹性膜123设置在调节器壳体121内壁，并将浮沉调节器12内腔分隔成空气舱122和储水舱124，所述的微型水泵125固定在调节器壳体121上，并与储水舱124连通。所述的浮沉调节器12数量为2个，分别布置在本体1的前端和后端。所述的左振动盘22、右振动盘24、摆动用振动盘82的转动轴均采用偏心设置。该方案通过仿生学结构设计，将机器人设计为四足及尾部的结构形式，并可以根据具体的环境选择不同的运动模式，采用全新的动力源设计，利用单一的电机来提供微型机器人四足的运动控制，利用全新的动力体系和全新的运动关节来实现两栖运动。该方案结构柔顺性好、噪音低、控制简单、工作模式多样化。该方案的实现依赖于其控制方式，因此其控制方法成为实现其预定功能的关键因素，为实现该机器人在陆地运动时的控制，需要设计其具体的控制方法，但目前还未出现针对该机器人具体的陆地运动控制方法。
技术实现思路
1.本专利技术要解决的问题针对上述问题，本专利技术提供了一种两栖微型四足机器人转向控制方法，包括前足转向控制方法、后足转向控制方法、协同转向控制方法、尾部静态转向控制方法、尾部摆动转向控制方法和综合转向控制方法。本专利技术为两栖微型四足机器人在不同场景的不同需求下提供了具体的控制方法，所提供的多种机器人转向控制方法，设计新颖，简单易行，控制可靠。2.技术方案为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。一种两栖微型四足机器人转向控制方法，包括前足转向控制方法、后足转向控制方法、协同转向控制方法、尾部静态转向控制方法、尾部摆动转向控制方法和综合转向控制方法。所述的前足转向控制方法的控制过程如下：(1)打开通信传感模块，接收控制中心控制信号，并将控制信号输入至控制模块；(2)控制模块开始工作，并通过控制信号控制驱动单元A和驱动单元B中的控制阀，利用电磁力改变控制阀的开口大小；(3)根据机器人转向幅度的控制需求，利用驱动单元A和驱动单元B中的控制阀改变驱动单元A和驱动单元B中的压力腔内气体量，实现对机器人的转向角度进行在线调节，控制阀调节驱动单元A和驱动单元B中的压力腔内气体的体积差为：其中，ΔV为控制阀调节驱动单元A和驱动单元B中的压力腔内气体的体积差，π为圆周率，d为驱动缸的活塞直径，L为机器人前足与本体的连接处到后足与本体的连接处之间的距离，B为机器人左前足与本体的连接处到右前足与本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两栖微型四足机器人转向控制方法，其特征在于，所述的转向控制方法包括前足转向控制方法、后足转向控制方法、协同转向控制方法、尾部静态转向控制方法、尾部摆动转向控制方法和综合转向控制方法。

【技术特征摘要】
1.一种两栖微型四足机器人转向控制方法，其特征在于，所述的转向控制方法包括前足转向控制方法、后足转向控制方法、协同转向控制方法、尾部静态转向控制方法、尾部摆动转向控制方法和综合转向控制方法。2.根据权利要求1所述的一种两栖微型四足机器人转向控制方法，其特征在于，所述的前足转向控制方法的控制过程如下：(1)打开通信传感模块(11)，接收控制中心控制信号，并将控制信号输入至控制模块(10)；(2)控制模块(10)开始工作，并通过控制信号控制驱动单元A(26)和驱动单元B(27)中的控制阀(214)，利用电磁力改变控制阀(214)的开口大小；(3)根据机器人转向幅度的控制需求，利用驱动单元A(26)和驱动单元B(27)中的控制阀(214)改变驱动单元A(26)和驱动单元B(27)中的压力腔(212)内气体量，实现对机器人的转向角度进行在线调节，控制阀(214)调节驱动单元A(26)和驱动单元B(27)中的压力腔(212)内气体的体积差为：其中，ΔV为控制阀(214)调节驱动单元A(26)和驱动单元B(27)中的压力腔(212)内气体的体积差，π为圆周率，d为驱动缸(32)的活塞直径，L为机器人前足与本体(1)的连接处到后足与本体(1)的连接处之间的距离，B为机器人左前足与本体(1)的连接处到右前足与本体(1)的连接处之间的距离，θ为机器人转向的角度值；(4)若机器人左转，ΔV取正值，若机器人右转，ΔV取负值；(5)通信传感模块(11)将转向后的信号传递至控制中心。3.根据权利要求1所述的一种两栖微型四足机器人转向控制方法，其特征在于，所述的后足转向控制方法的控制过程如下：(1)打开通信传感模块(11)，接收控制中心控制信号，并将控制信号输入至控制模块(10)；(2)控制模块(10)开始工作，并通过控制信号控制驱动单元C(28)和驱动单元D(29)中的控制阀(214)，利用电磁力改变控制阀(214)的开口大小；(3)根据机器人转向幅度的控制需求，利用驱动单元C(28)和驱动单元D(29)中的控制阀(214)改变驱动单元C(28)和驱动单元D(29)中的压力腔(212)内气体量，实现对机器人的转向角度进行在线调节，控制阀(214)调节驱动单元C(28)和驱动单元D(29)中的压力腔(212)内气体的体积差为：其中，ΔV为控制阀(214)调节驱动单元C(28)和驱动单元D(29)中的压力腔(212)内气体的体积差，π为圆周率，d为驱动缸(32)的活塞直径，L为机器人前足与本体(1)的连接处到后足与本体(1)的连接处之间的距离，B为机器人左前足与本体(1)的连接处到右前足与本体(1)的连接处之间的距离，θ为机器人转向的角度值；(4)若机器人左转，ΔV取负值，若机器人右转，ΔV取正值；(5)通信传感模块(11)将转向后的信号传递至控制中心。4.根据权利要求1所述的一种两栖微型四足机器人转向控制方法，其特征在于，所述的协同转向控制方法的控制过程如下：(1)打开通信传感模块(11)，接收控制中心控制信号，并将控制信号输入至控制模块(10)；(2)控制模块(10)开始工作，通过控制信号控制驱动单元A(26)和驱动单元B(27)中的控制阀(214)，利用电磁力改变控制阀(214)的开口大小；同时通过控制信号控制驱动单元C(28)和驱动单元D(29)中的控制阀(214)，并改变控制阀(214)的开口大小；(3)根据机器人转向幅度的控制需求，利用驱动单元A(26)和驱动单元B(27)中的控制阀(214)改变驱动单元A(26)和驱动单元B(27)中的压力腔(212)内气体量，利用驱动单元C(28)和驱动单元D(29)中的控制阀(214)改变驱动单元C(28)和驱动单元D(29)中的压力腔(212)内气体量，驱动单元A(26)和驱动单元B(27)中的压力腔(212)内气体量差值为ΔV1，驱动单元C(28)和驱动单元D(29)中的压力腔(212)内气体量差值ΔV2，ΔV1和ΔV2数值相同，且为其中，ΔV1为驱动单元A(26)和驱动单元B(27)中的压力腔(212)内气体量差值，ΔV2为驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：马鞍山清净环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34