多足机器人及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种多足机器人及其控制方法。该多足机器人包括三个以上行足组，能够沿第一方向成一排排列，三个以上行足组包括中间足组及至少两个边缘足组，其中，中间足组包括至少一个肢体，各边缘足组包括至少两个肢体，各边缘足组中的至少两个肢体在中间足组的两侧间隔分布；以及连接部件，为至少在第一方向和第二方向上具有空间转动自由度的轴系组件，以使各肢体至少两个方向上具有可转动自由度；其中，肢体具有连接端和自由端，各肢体通过连接端相互连接，多足机器人在行走状态下，三个以上行足组中的至少两个行足组中的所有肢体的自由端一并着地，且着地自由端沿竖直方向正投影呈多边形图案。本发明专利技术的多足机器人结构简单，平衡性优越。

Multipod Robot and Its Control Method

【技术实现步骤摘要】
多足机器人及其控制方法
本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种多足机器人及其控制方法。
技术介绍
对于步行机器人的研究由来已久。有些机器人利用仿生原理，如模拟人的两足、动物的四足、昆虫的多足结构。也有一些按照机械物理平衡原理而设计。目前已经出现了各种各样的步行机器人，其中一些步行机器人的研究已经取得了很好的演示效果。但是，现有的步行机器人，或由于机械机构复杂，控制难度大，可靠性低，而难以实用推广；或由于结构简单，平衡性差，路面适应能力有限，而只能用于演示娱乐。结果就是，步行机器人目前还没有广泛进入各种实用领域。而已经比较广泛使用的移动机器人，还是以轨道式、轮式或履带式为主，难以像人或动物一样能够适应各种地形行走，因此，在具体使用中总是存在着局限性，无法完全替代人工。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种多足机器人及其控制方法，结构简单，平衡性较佳，能够适应多种地形行走，适于在多种实用领域广泛应用。一方面，本专利技术实施例提出了一种多足机器人，包括：三个以上行足组，能够沿第一方向成一排排列，三个以上行足组包括中间足组及至少两个边缘足组，其中，中间足组包括至少一个肢体，各边缘足组包括至少两个肢体，各边缘足组中的至少两个肢体在中间足组的两侧间隔分布；以及连接部件，为至少在第一方向和第二方向上具有空间转动自由度的轴系组件，以使各肢体至少两个方向上具有可转动自由度；其中，肢体具有连接端和自由端，各肢体通过连接端相互连接，多足机器人在行走状态下，三个以上行足组中的至少两个行足组中的所有肢体的自由端一并着地，且着地的自由端沿竖直方向的正投影呈多边形图案。根据本专利技术实施例的一个方面，连接部件包括固定梁、第一枢接部件和第二枢接部件，第一枢接部件和第二枢接部件的转轴相交叉；每个肢体均通过第一枢接部件和第二枢接部件连接至固定梁。根据本专利技术实施例的一个方面，第一枢接部件包括连接架及转轴，肢体的连接端通过该转轴连接至连接架；连接架连接至第二枢接部件的转轴。根据本专利技术实施例的一个方面，连接部件包括固定梁、第一枢接部件和第二枢接部件，第一枢接部件和第二枢接部件的转轴相交叉；一个肢体通过第一枢接部件连接至一个固定梁，相邻两个固定梁通过第二枢接部件相互可转动连接。根据本专利技术实施例的一个方面，第一枢接部件包括连接架及转轴，肢体的连接端通过该转轴连接至连接架；连接架连接至固定梁。根据本专利技术实施例的一个方面，肢体上设置有抬腿驱动元件，第一枢接部件的转轴与抬腿驱动元件连接，抬腿驱动元件用于带动肢体在连接架上摆动；或者，第一枢接部件的连接架上设置有抬腿驱动元件，抬腿驱动元件的一端连接至连接架，抬腿驱动元件的另一端连接至肢体，抬腿驱动元件用于带动肢体在连接架上摆动。根据本专利技术实施例的一个方面，肢体包括第一支腿和第二支腿；第一支腿的一端通过第一枢接部件的转轴连接至连接架；第二支腿通过第三枢接部连接至第一支腿的另一端。根据本专利技术实施例的一个方面，第三枢接部包括连接架及转轴，该连接架通过该转轴连接至第一支腿的另一端；第二支腿连接至第三枢接部的连接架。根据本专利技术实施例的一个方面，第一支腿上设置有弯腿驱动元件，第三枢接部的转轴与弯腿驱动元件连接，弯腿驱动元件用于带动第二支腿相对于第一支腿开合。根据本专利技术实施例的一个方面，肢体包括第一支腿和第二支腿；第一支腿的一端通过第一枢接部件的转轴连接至连接架；第二支腿通过伸缩部连接至第一支腿的另一端，第二支腿能够沿第一支腿的延伸方向伸缩。根据本专利技术实施例的一个方面，伸缩部包括相互匹配的导轨及滑块；导轨沿第一支腿的延伸方向设置于第一支腿，滑块设置于第二支腿，或者，导轨沿第二支腿的延伸方向设置于第二支腿，滑块设置于第一支腿；滑块与导轨能够相互滑动以使得第二支腿相对于第一支腿伸缩。根据本专利技术实施例的一个方面，各边缘足组中，在中间足组两侧间隔分布的肢体，相对于中间足组对称排列。另一方面，本专利技术实施例提出了一种基于前述的多足机器人的控制方法，连接部件上具有感应装置及控制装置；三个以上行足组具有行走准备状态、第一行走分步状态、第二行走分步状态及第三行走分步状态；在行走准备状态下，三个以上行足组中的至少两个行足组中的所有肢体的自由端一并着地，且其中两个着地的行足组的所有肢体的自由端沿竖直方向的正投影呈第一多边形图案，多足机器人的重心位于该第一多边形图案内，以实现多足机器人站立；在第一行走分步状态下，控制装置控制三个以上行足组中其余的行足组的所有肢体抬起并向连接部件的第一侧移动；在第二行走分步状态下，感应装置感应连接部件第一侧的地形并将地形信号传输至控制装置，控制装置控制抬起的肢体着地，向连接部件第一侧移动的所有肢体的自由端与形成第一多边形图案的行足组中的至少一个行足组的所有肢体的自由端沿竖直方向的正投影呈第二多边形图案；在第三行走分步状态下，控制装置控制多足机器人的重心移动到至第二多边形图案内，实现多足机器人向连接部件的第一侧移动；三个以上行足组重复第一行走分步状态、第二行走分步状态、第三行走分步状态，着地的肢体的自由端连续形成多边形图案，实现多足机器人向连接部件的第一侧连续空间移动。本专利技术实施例提供的多足机器人包括三个以上行足组通过连接部件相互连接排成一排，结构简单，并且在行走过程中，平衡性优越，可靠性高，控制方便，能够稳定地站立及行走，能够适应多种地形，能够替代人工而适用于多种实用领域。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例的多足机器人在某一状态的结构示意图。图2是本专利技术实施例的多足机器人在另一状态的结构示意图。图3是本专利技术实施例的多足机器人的肢体的局部剖视结构示意图。图4是本专利技术另一实施例的多足机器人的肢体的局部剖视结构示意图。图5是本专利技术实施例的多足机器人的行足组分布示意图。图6a至图6e是本专利技术实施例的多足机器人的行走步态示意图。图7是本专利技术实施例的多足机器人在凹凸不平的地面行走的某一步态示意图。图8a至图8j是本专利技术实施例的多足机器人爬升台阶的行走步态示意图。图9a至图9h是本专利技术实施例的多足机器人小步挪动的行走步态示意图。图10a至图10f是本专利技术实施例的多足机器人的原地转向步态示意图。图11a至图11e是本专利技术实施例的多足机器人的行走中转向步态示意图。附图中：11-边缘足组，12-中间足组；21-连接部件，22-固定梁，23-第一枢接部件，24-第二枢接部件；25-动力元件，26-减速器，27-连轴器；31-连接架，32-转轴，33-肢体，34-连接端，35-自由端，36-第一支腿，37-第二支腿，38-缓冲部；41-抬腿驱动元件，42-弯腿驱动元件；51-第三枢接部；61-导轨，62-滑块。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本专利技术的原理，但不能用来限制本专利技术的范围，即本专利技术不限于所描述的实施例。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有说明，术语“第一”和“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；“多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多足机器人，其特征在于，包括：三个以上行足组，能够沿第一方向成一排排列，三个以上所述行足组包括中间足组及至少两个边缘足组，其中，所述中间足组包括至少一个肢体，各所述边缘足组包括至少两个肢体，各所述边缘足组中的至少两个肢体在所述中间足组的两侧间隔分布；以及连接部件，为至少在所述第一方向和第二方向上具有空间转动自由度的轴系组件，以使各所述肢体至少两个方向上具有可转动自由度；其中，所述肢体具有连接端和自由端，各所述肢体通过所述连接端相互连接，所述多足机器人在行走状态下，三个以上行足组中的至少两个行足组中的所有所述肢体的自由端一并着地，且着地的所述自由端沿竖直方向的正投影呈多边形图案。

【技术特征摘要】
1.一种多足机器人，其特征在于，包括：三个以上行足组，能够沿第一方向成一排排列，三个以上所述行足组包括中间足组及至少两个边缘足组，其中，所述中间足组包括至少一个肢体，各所述边缘足组包括至少两个肢体，各所述边缘足组中的至少两个肢体在所述中间足组的两侧间隔分布；以及连接部件，为至少在所述第一方向和第二方向上具有空间转动自由度的轴系组件，以使各所述肢体至少两个方向上具有可转动自由度；其中，所述肢体具有连接端和自由端，各所述肢体通过所述连接端相互连接，所述多足机器人在行走状态下，三个以上行足组中的至少两个行足组中的所有所述肢体的自由端一并着地，且着地的所述自由端沿竖直方向的正投影呈多边形图案。2.根据权利要求1所述的多足机器人，其特征在于，所述连接部件包括固定梁、第一枢接部件和第二枢接部件，所述第一枢接部件和所述第二枢接部件的转轴相交叉；每个所述肢体均通过所述第一枢接部件和所述第二枢接部件连接至所述固定梁。3.根据权利要求2所述的多足机器人，其特征在于，所述第一枢接部件包括连接架及转轴，所述肢体的连接端通过所述转轴连接至所述连接架；所述连接架连接至所述第二枢接部件的转轴。4.根据权利要求1所述的多足机器人，其特征在于，所述连接部件包括固定梁、第一枢接部件和第二枢接部件，所述第一枢接部件和所述第二枢接部件的转轴相交叉；一个所述肢体通过所述第一枢接部件连接至一个所述固定梁，相邻两个所述固定梁通过所述第二枢接部件相互可转动连接。5.根据权利要求4所述的多足机器人，其特征在于，所述第一枢接部件包括连接架及转轴，所述肢体的连接端通过所述转轴连接至所述连接架；所述连接架连接至所述固定梁。6.根据权利要求2至5任一项所述的多足机器人，其特征在于，所述肢体上设置有抬腿驱动元件，所述第一枢接部件的转轴与所述抬腿驱动元件连接，所述抬腿驱动元件用于带动所述肢体在所述连接架上摆动；或者，所述第一枢接部件的连接架上设置有抬腿驱动元件，所述抬腿驱动元件的一端连接至所述连接架，所述抬腿驱动元件的另一端连接至所述肢体，所述抬腿驱动元件用于带动所述肢体在所述连接架上摆动。7.根据权利要求2至5任一项所述的多足机器人，其特征在于，所述肢体包括第一支腿和第二支腿；所述第一支腿的一端通过所述第一枢接部件的转轴连接至连接架；所述第二支腿通过第三枢接部连接至所述第一支腿的另一端。8.根据权利要求7所述的多足机器人，其特征在于，所述第三枢接部包括连接架及转轴，该连接架通过该转轴连接至所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾春平，
申请(专利权)人：贾春平，
类型：发明
国别省市：北京,11