一种机器人行走机构及行走方法技术

本发明专利技术公开了一种机器人行走机构，包括：车架、车轮、电控组件、伸缩组件、压力传感器；电控组件包括：电机、控制器；车轮分布在车架四周；伸缩组件一端与车架连接，另一端与车轮连接；车轮表面设有压力传感器；电控组件设置于车架上，其中电机驱动车轮转动，控制器分别与压力传感器、伸缩组件连接，控制器基于压力传感器的压力变化控制伸缩组件伸缩。本发明专利技术的使用伸缩组件连接车轮和车架，可以由控制器根据每个车轮上的压力传感器所反馈的压力值来进行综合性的升降操作，极大的提高了机器人行走机构的通过率和稳定性，同时在经过颠簸路面时，减少零件之间的磨损，增加机器人行走机构的使用寿命。

A robot walking mechanism and method

【技术实现步骤摘要】
一种机器人行走机构及行走方法
本专利技术涉及机器人
，具体涉及一种用于在复杂地形下的机器人行走机构及行走方法。
技术介绍
机器人是自动控制机器的俗称，自动控制机器包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械(如机器狗，机器猫等)，行走机构又称行路机构，行走机构具有移动平稳、能耗小，以及容易控制移动速度和方向等优点，因此得到了普遍的应用。但是，目前在多功能机器人行走遇到坡度较多、较大的复杂地形时，多功能机器人有时会遇到障碍无法行进，且在移动的过程中通过复杂环境的地面时，多功能机器人因重心不稳而导致晃动幅度大，甚至有可能翻倒或耗能大。
技术实现思路
本专利技术提供了一种机器人行走机构及行走方法，以解决现有技术中在机器人遇到坡度较多、较大的复杂地形时易翻倒、耗能大的技术问题。本专利技术提供了一种机器人行走机构，包括：车架、车轮、电控组件、伸缩组件、压力传感器；所述电控组件包括：电机、控制器；所述车轮分布在所述车架四周；所述伸缩组件一端与所述车架连接，另一端与所述车轮连接；所述车轮表面设有压力传感器；所述电控组件设置于所述车架上，其中所述电机驱动所述车轮转动，所述控制器分别与所述压力传感器、伸缩组件连接，所述控制器基于所述压力传感器的压力变化控制所述伸缩组件伸缩。进一步地，所述压力传感器为薄膜式压力传感器；所述车轮表面沿周长方向等距开设数个凹槽，所述薄膜式压力传感器设置于所述凹槽中。进一步地，所述伸缩组件为机电式全自动升降柱。本专利技术还提供了一种机器人行走机构的行走方法，包括如下步骤：步骤1：获取车轮与地面之间的压力值；步骤2：当所述压力值变化时，根据压力值的持续状态获取机器人行走机构当前所处地面地形；步骤3：当机器人行走机构所处地面地形属于需调整姿态地形时，根据所属地面地形调整机器人行走机构姿态，使得所有车轮与地面之间的压力值相等。进一步地，所述步骤2中当所述压力值变化时，根据压力值的持续状态获取机器人行走机构当前所处地面地形的具体方法如下：当压力值变化持续时间小于预设状态持续时间时，获取当前地面地形为小幅度变化地形；当压力值变化持续时间大于等于预设状态持续时间时，获取当前地面地形为大幅度变化地形；所述大幅度变化地形包括，长上坡，其压力值变化如下：前轮压力先值增大后减小最后保持稳定，后轮压力值先增大最后保持稳定；长下坡，其压力值变化如下：前轮压力值先减小后增大最后保持稳定，后轮压力值先减小最后保持稳定；长颠簸路面，其压力值变化如下：所有车轮压力值突增突降；进一步地，所述步骤3根据所属地面地形调整机器人行走机构姿态，使得所有车轮与地面之间的压力值相等的具体方法如下：当地面地形为长上坡时，使机器人行走机构重心前移直至所有车轮的压力值相等，并控制机器人行走机构减小速度；当地面地形为长下坡时，使机器人行走机构重心后移直至所有车轮的压力值相等，并控制机器人行走机构减小速度；当地面地形为长颠簸路面时，使机器人行走机构重心降低。进一步地，所述长上坡包括缓上坡以及陡下坡；所述长下坡包括缓下坡以及陡下坡；所述缓上坡的压力值变化如下：前轮压力先值增大后减小最后保持稳定，后轮压力值先增大最后保持稳定，此时后轮压力值小于等于后轮正常压力值的130％；前轮压力先值增大后减小最后保持稳定，后轮压力值先增大最后保持稳定，此时后轮压力值大于后轮正常压力值的130％；所述缓下坡的压力值变化如下：前轮压力值先减小后增大最后保持稳定，后轮压力值先减小最后保持稳定，此时后轮压力值小于后轮正常压力值的70％；所述陡下坡的压力值变化如下：前轮压力值先减小后增大最后保持稳定，后轮压力值先减小最后保持稳定。此时后轮压力值大于等于后轮正常压力值的70％；当地面地形为缓上坡时，使机器人行走机构重心前移直至所有车轮的压力值相等，并控制机器人行走机构减小速度；当地面地形为陡上坡时，使机器人行走机构后退直至所有车轮的压力值相等，并控制机器人行走机构转向。当地面地形为缓下坡时，使机器人行走机构重心后移直至所有车轮的压力值相等，并控制机器人行走机构减小速度；当地面地形为陡下坡时，使机器人行走机构后退直至所有车轮的压力值相等，并控制机器人行走机构转向。进一步地，当地面地形为长颠簸路面时，使机器人行走机构重心降低至正常重心高度的2/3。进一步地，使机器人行走机构重心前移的方法为：收缩前轮的伸缩组件，伸展后轮的伸缩组件；使机器人行走机构重心后移的方法为：收缩后轮的伸缩组件，伸展前轮的伸缩组件；使机器人行走机构重心下降的方法为：同时收缩前轮和后轮的伸缩组件。本专利技术的有益效果：本专利技术的使用伸缩组件连接车轮和车架，可以由控制器根据每个车轮上的压力传感器所反馈的压力值来进行综合性的升降操作，以此带动车轮的升高或降低，车轮高度的单独调整可以改变机器人行走机构的重心，因此通过复杂地形时，极大的提高了机器人行走机构的通过率和稳定性，同时在经过颠簸路面时，减少零件之间的磨损，增加机器人行走机构的使用寿命。附图说明通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：图1为本专利技术具体实施例的整体结构示意图；图2为本专利技术具体实施例的伸缩组件与车轮、车间连接处的局部放大图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1和图2所示，本专利技术实施例提供一种机器人行走机构，包括：车架、车轮1、电控组件、伸缩组件7、压力传感器6；电控组件包括：电机4、控制器5；车架包括前连接杆2、后连接杆8、左连接杆9、右连接杆3，4个连接杆依次首尾相接构成车架。4个车轮1分别设置在车架的四个顶角处，通过伸缩组件7与车架连接。车轮1表面沿周长方向等距开设数个凹槽，压力传感器6设置于凹槽中。控制器5架设在左连接杆9、右连接杆8之间。压力传感器6优选薄膜式压力传感器，薄膜式压力传感器采用应变片实现，应变片的固定，不能采用双面胶粘接，否则应变片与土壤相互作用，影响双面胶的性能，从而使压力数据采集不准确，甚至在车轮运行中脱离车轮表面，因此用工业胶对应变片进行固定的对车轮开凹槽进行密封。车轮1、车架以及伸缩组件7的连接方式，以及电机4传动方式以一个前轮处为例，如图2所示，前连接杆中设有固定板13，电机4的机身固定在固定板13上，输出轴上设有锥形齿轮1402。伸缩组件7一顶端设有与锥形齿轮1402啮合的锥形齿轮1401，伸缩组件7的一端通过滚动轴承15固定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人行走机构，其特征在于，包括：车架、车轮、电控组件、伸缩组件、压力传感器；所述电控组件包括：电机、控制器；/n所述车轮分布在所述车架四周；所述伸缩组件一端与所述车架连接，另一端与所述车轮连接；所述车轮表面设有压力传感器；所述电控组件设置于所述车架上，其中所述电机驱动所述车轮转动，所述控制器分别与所述压力传感器、伸缩组件连接，所述控制器基于所述压力传感器的压力变化控制所述伸缩组件伸缩。/n

【技术特征摘要】
1.一种机器人行走机构，其特征在于，包括：车架、车轮、电控组件、伸缩组件、压力传感器；所述电控组件包括：电机、控制器；
所述车轮分布在所述车架四周；所述伸缩组件一端与所述车架连接，另一端与所述车轮连接；所述车轮表面设有压力传感器；所述电控组件设置于所述车架上，其中所述电机驱动所述车轮转动，所述控制器分别与所述压力传感器、伸缩组件连接，所述控制器基于所述压力传感器的压力变化控制所述伸缩组件伸缩。


2.如权利要求1所述的机器人行走机构，其特征在于，所述压力传感器为薄膜式压力传感器；所述车轮表面沿周长方向等距开设数个凹槽，所述薄膜式压力传感器设置于所述凹槽中。


3.如权利要求1或2所述的机器人行走机构，其特征在于，所述伸缩组件为机电式全自动升降柱。


4.一种机器人行走机构的行走方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：获取车轮与地面之间的压力值；
步骤2：当所述压力值变化时，根据压力值的持续状态获取机器人行走机构当前所处地面地形；
步骤3：当机器人行走机构所处地面地形属于需调整姿态地形时，根据所属地面地形调整机器人行走机构姿态，使得所有车轮与地面之间的压力值相等。


5.如权利要求4所述的机器人行走机构的行走方法，其特征在于，所述步骤2中当所述压力值变化时，根据压力值的持续状态获取机器人行走机构当前所处地面地形的具体方法如下：
当压力值变化持续时间小于预设状态持续时间时，获取当前地面地形为小幅度变化地形；
当压力值变化持续时间大于等于预设状态持续时间时，获取当前地面地形为大幅度变化地形；
所述大幅度变化地形包括，
长上坡，其压力值变化如下：
前轮压力先值增大后减小最后保持稳定，后轮压力值先增大最后保持稳定；
长下坡，其压力值变化如下：
前轮压力值先减小后增大最后保持稳定，后轮压力值先减小最后保持稳定；
长颠簸路面，其压力值变化如下：
所有车轮压力值突增突降。


6.如权利要求5所述的机器人行走机构的行走方法，其特征在于，所述步骤3根据所属地面地形调整机器人行走机构姿态，使得所有车轮与地面之间的压力值相等...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘彬，魏海峰，张懿，李垣江，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32