一种腿式机器人单腿跳跃试验台架及测试方法技术

本发明专利技术公开一种腿式机器人单腿跳跃试验台架及测试方法，涉及腿式机器人测试技术领域，包括垂向自由度导向装置，其能够与腿式机器人的单腿连接，用于与单腿同步垂向移动，并且能够限制单腿横向和纵向移动；单向锁止装置，其与垂向自由度导向装置连接，当单向锁止装置处于第一位置时，能够锁止垂向自由度导向装置，使单腿只能向上移动，无法向下移动；当单向锁止装置处于第二位置时，能够解锁垂向自由度导向装置，使单腿能够同步上下移动。本发明专利技术基于该腿式机器人单腿跳跃试验台架的测试方法，可以对单腿在垂向方向上提供保护，当测试过程中发生预期外的状况时，能够避免单腿失稳下落，且能够降低试验风险和成本，提高试验可行性和安全性。行性和安全性。行性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种腿式机器人单腿跳跃试验台架及测试方法


[0001]本专利技术涉及腿式机器人测试
，特别是涉及一种腿式机器人单腿跳跃试验台架及测试方法。

技术介绍

[0002]近些年，随着社会活动需求的增加，人们对腿式机器人的运动能力提出了更高的标准，跳跃运动是一种典型的高动态、高难度动作，腿式机器人通过跳跃能够跨越较高的障碍物，提高自身的通过性。由于腿式机器人完整样机制造周期长、试错成本高，在开展整机的跳跃测试之前，单腿的跳跃测试是必不可少的，然而高动态的特点意味着跳跃运动具有高动能、高破坏力，这使得跳跃测试附带了一定的风险。为避免测试过程中单腿试验样机因意外因素发生损坏，并保障试验人员和周围电子设备的安全，需对单腿跳跃试验台架的功能性和保护性提出较高的要求。
[0003]目前的腿式机器人试验台架的功能多是以测试步态为主，约束了垂向自由度，无法开展跳跃测试，有少部分台架的结构涉及到了垂向自由度的导向和其他方向自由度的固定，具备基本的跳跃测试功能。
[0004]申请号为CN201710566682的现有技术文件中，介绍了一种机器人测试平台，其主要包括呈立方体结构的整体支架、横向支架及导轨、纵向支架及导轨、滑块、速度测试平台，通过滑块和导轨构成机器人横纵向自由度的导向装置，能够测试机器人的行走步态。但由于横纵向自由度无法被固定，该测试平台不具备跳跃试验功能。
[0005]申请号为CN202011203856的现有技术文件中，介绍了一种腿足式机器人测试平台，其结构由机架、Y约束组件、刚性和柔性吊装组件、竖直滑块机构、传送机构成。Y约束组件限制腿足式机器人进行二维平面运动，结合传送机可实现步态测试，当腿足式机器人与竖直滑块机构的下端固定时，机器人仅可执行一维垂向运动，在该状态下可以开展跳跃测试。
[0006]申请号为CN202011134139的现有技术文件中，介绍了一种用于腿足式机器人单腿的多用途测试平台，其利用所述的运动导向装置能够限制除垂向以外的自由度，同时保证单腿在测试过程中运动不卡顿，具备跳跃测试的功能。
[0007]结合上述现有专利文件可知，现有的具备跳跃测试功能的腿式机器人单腿试验台架通过运动导向装置来限制除垂向以外的自由度，使单腿仅能在垂向方向上运动，从而便于开展跳跃试验。然而跳跃运动具有高动态的特点，在进行测试时易出现不可预料的因素，如起跳轨迹规划不当或控制超调等。当此类状况发生时会使单腿摆动紊乱且愈发剧烈，在极为短暂的跳跃瞬间通过人为操作急停开关来失能电机是难以做到的，而现有的具备跳跃测试功能的试验台架只避免了单腿在横向和纵向发生倾倒和剧烈运动的风险，未能在垂向方向上提供有力的保护，这将大概率导致单腿以失稳状态落地并受到大幅度冲击，对单腿的机械结构和关节电机都会造成较大的损伤，更严重将致使样机损坏，从而拖延测试进度，加大试验成本。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种腿式机器人单腿跳跃试验台架及测试方法，以解决上述现有技术存在的问题，对单腿在垂向方向上提供保护，当测试过程中发生预期外的状况时，能够避免单腿失稳下落。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0010]本专利技术提供一种腿式机器人单腿跳跃试验台架，包括垂向自由度导向装置，所述垂向自由度导向装置能够与腿式机器人的单腿连接，用于与单腿同步垂向移动，并且能够限制单腿横向和纵向移动；单向锁止装置，其与所述垂向自由度导向装置连接，当所述单向锁止装置处于第一位置时，能够锁止所述垂向自由度导向装置，使单腿只能向上移动，无法向下移动；当所述单向锁止装置处于第二位置时，能够解锁所述垂向自由度导向装置，使单腿能够同步上下移动。本专利技术通过可拆装的单向锁止装置，实现了垂向方向上单腿的单向运动，即便测试中发生不确定因素，单腿失稳后会被锁止，不会向下运动，给以实验人员充分的时间来失能电机，避免了单腿乱摆碰撞到地面而损坏，因此能够较为安全可靠的完成单腿起跳向上升阶段的测试。在该阶段多次测试未出现问题后，则可将单向锁止装置拆卸，进而测试起跳向上升和向下落的整个单腿跳跃过程。
[0011]可选的，所述垂向自由度导向装置包括垂向导轨，所述垂向导轨上滑动设有垂向滑板，所需要测试的机器人单腿固定连接于垂向滑板一端的配合孔处，所述垂向导轨固定设于台架平台上，所述台架平台底部设有多个万向轮，便于移动；所述垂向滑板一端与所述单向锁止装置连接。
[0012]可选的，所述单向锁止装置包括锁止轨道和推块，所述锁止轨道固定设于台架平台上，所述台架平台底部设有多个万向轮；所述锁止轨道一侧开设有倾斜向上的阶梯状齿条，所述推块与所述垂向自由度导向装置一端通过连接部连接，且所述推块能够与所述阶梯状齿条啮合。
[0013]可选的，所述推块与所述阶梯状齿条啮合时为所述第一位置，所述推块远离所述阶梯状齿条时为所述第二位置。
[0014]可选的，所述连接部包括联轴器，所述联轴器一端与所述垂向自由度导向装置固定连接，所述推块活动套设于所述联轴器上，且所述推块远离所述阶梯状齿条的一端设有弹性部，所述弹性部用于提供推动所述推块靠近所述阶梯状齿条移动的力。
[0015]可选的，所述推块包括顶杆，所述顶杆靠近所述阶梯状齿条的一端具有倾斜的尖端，所述尖端能够与所述阶梯状齿条配合连接；所述顶杆滑动套设于所述联轴器上，所述弹性部设置于所述顶杆远离所述阶梯状齿条的一端，且所述弹性部用于提供推动所述顶杆靠近所述阶梯状齿条移动的力。
[0016]可选的，所述推块还包括推块外壳，所述联轴器一端固定穿设于所述推块外壳内，所述推块外壳靠近所述阶梯状齿条的一端开设有通孔，所述顶杆的尖端能够自所述通孔伸出。
[0017]可选的，所述弹性部为弹簧，顶杆和弹簧在推块外壳内部，且两者的轴线共线，所述弹簧套设于所述联轴器上，所述弹簧一端与所述顶杆抵接，另一端与所述推块外壳远离通孔一端的端面抵接。
[0018]可选的，所述推块外壳的其中一个端面上开设有条形槽，所述推块外壳开设有所
述条形槽的端面与开设有通孔的端面垂直；所述顶杆侧壁上固定设有拨动杆，所述拨动杆活动设于所述条形槽内。
[0019]本专利技术还提供一种腿式机器人单腿跳跃试验台架测试方法，包括如下步骤：
[0020]步骤一，通过联轴器将单向锁止装置与垂向自由度导向装置、腿式机器人的单腿连接；
[0021]步骤二，手动按住顶杆挤压弹簧，将单腿下放到足端接触到台架平台，松开顶杆；
[0022]步骤三，运行算法程序，进行单腿跳跃上升阶段测试，以验证起跳轨迹规划的合理性和单腿关节控制策略的有效性、稳定性；
[0023]步骤四，若测试结果不符合预期或发生控制超调、单腿失稳等无法预料的现象，则根据实际情况来操作急停开关使电机下电，并修改算法程序，重新从步骤二执行；若测试顺利且结果符合预期，执行步骤五；
[0024]步骤五，手动按住顶杆挤压弹簧，将单腿复位，拆下单向锁止装置，仅将垂向自由度导向装置和单腿连接，并重新调整单腿至合适的初始位置；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种腿式机器人单腿跳跃试验台架，其特征在于：包括垂向自由度导向装置，所述垂向自由度导向装置能够与腿式机器人的单腿连接，用于与单腿同步垂向移动，并且能够限制单腿横向和纵向移动；单向锁止装置，其与所述垂向自由度导向装置连接，当所述单向锁止装置处于第一位置时，能够锁止所述垂向自由度导向装置，使单腿只能向上移动，无法向下移动；当所述单向锁止装置处于第二位置时，能够解锁所述垂向自由度导向装置，使单腿能够同步上下移动。2.根据权利要求1所述的腿式机器人单腿跳跃试验台架，其特征在于：所述垂向自由度导向装置包括垂向导轨，所述垂向导轨上滑动设有垂向滑板，所述单腿与所述垂向滑板固定连接，所述垂向导轨固定设于台架平台上，所述台架平台底部设有多个万向轮；所述垂向滑板一端与所述单向锁止装置连接。3.根据权利要求1所述的腿式机器人单腿跳跃试验台架，其特征在于：所述单向锁止装置包括锁止轨道和推块，所述锁止轨道固定设于台架平台上，所述台架平台底部设有多个万向轮；所述锁止轨道一侧开设有倾斜向上的阶梯状齿条，所述推块与所述垂向自由度导向装置一端通过连接部连接，且所述推块能够与所述阶梯状齿条啮合。4.根据权利要求3所述的腿式机器人单腿跳跃试验台架，其特征在于：所述推块与所述阶梯状齿条啮合时为所述第一位置，所述推块远离所述阶梯状齿条时为所述第二位置。5.根据权利要求3所述的腿式机器人单腿跳跃试验台架，其特征在于：所述连接部包括联轴器，所述联轴器一端与所述垂向自由度导向装置固定连接，所述推块活动套设于所述联轴器上，且所述推块远离所述阶梯状齿条的一端设有弹性部，所述弹性部用于提供推动所述推块靠近所述阶梯状齿条移动的力。6.根据权利要求5所述的腿式机器人单腿跳跃试验台架，其特征在于：所述推块包括顶杆，所述顶杆靠近所述阶梯状齿条的一端具有倾斜的尖...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢景硕，韩立金，侯泓钰，商庆一，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：