[發(fā)明專利]一種獨輪機器人系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910088708.6
• 申請日: 2009-07-08
• 公開（公告）號: CN101590323A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 阮曉鋼;王啟源;胡敬敏;于乃功;王昱峰;李欣源;任紅格
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: A63H13/12
• 分類號: A63H13/12;A63H11/10;A63H30/00;A63H30/02;A63H29/22
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 吳蔭芳

1.一種獨輪機器人系統(tǒng)，包括機械本體和控制系統(tǒng)；機械本體包括鋁合金 框架構(gòu)成的剛性機器人軀干，模塊化設(shè)計的二維云臺構(gòu)成的機器人頭頸 部，可拆卸的機械臂(6)，接于機械臂(6)端部的多指機械手(7)，由 垂直方向上的下運動平衡組件和上平衡組件構(gòu)成的總體平衡控制結(jié)構(gòu)，其中，下運 動平衡組件為獨輪(14)及獨輪電機(12)，上平衡組件為慣性飛輪(17) 及飛輪電機(18)；控制系統(tǒng)由狀態(tài)感知傳感器、運動控制器(10)和兩 個伺服驅(qū)動控制器以及電源系統(tǒng)構(gòu)成，其中，狀態(tài)感知傳感器包括姿態(tài) 傳感器和速度傳感器，運動控制器(10)接收狀態(tài)感知傳感器的信號， 在控制程序下將接收信號進行處理，從而發(fā)出控制指令，兩個伺服驅(qū)動 控制器接收控制指令，分別通過獨輪電機(12)和飛輪電機(18)控制 獨輪(14)和慣性飛輪(17)轉(zhuǎn)動，對機器人的姿態(tài)平衡作出調(diào)整；其 特征在于：所述慣性飛輪(17)的轉(zhuǎn)軸是前后指向的，并且，為雙對可 拆卸結(jié)構(gòu)，由兩個飛輪并列組成，每個飛輪由兩個半圓結(jié)合而成；在所 述獨輪(14)四周套有一個可上下調(diào)節(jié)的調(diào)試支架(13)，在調(diào)試支架(13) 下面，前后左右各設(shè)置有一個可拆卸的腳輪(15)；所述姿態(tài)傳感器為傾 角儀(19)和陀螺儀(20)；所述速度傳感器為安裝在獨輪電機(12)和 飛輪電機(18)中的編碼器，并且，該編碼器中帶有可進行溫度補償?shù)? 溫度傳感器；所述運動控制器(10)為MTS2812數(shù)字信號處理器板卡； 所述伺服驅(qū)動控制器為伺服驅(qū)動器ACJ-55-18；所述電源系統(tǒng)為電源板卡 (5)和充電電池模塊(9)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種獨輪機器人系統(tǒng)，其特征在于：所述狀態(tài)感知 傳感器還有安裝在機器人頭部的由雙攝像頭構(gòu)成的視覺傳感器(1)、MIC 構(gòu)成的聽覺傳感器和位于雙攝像頭之間的紅外線傳感器(2)，以及安裝 在機器人腰部一周的聲納傳感器(11)、遙控接收器；所述控制系統(tǒng)還有 由單片機構(gòu)成的接收聲納傳感器(11)、遙控接收器信號的輔助控制器和 由嵌入式計算機(EPC)系統(tǒng)構(gòu)成的接收視覺傳感器(1)、紅外線傳感器 (2)、聽覺傳感器信號的主控制器(3)，該主控制器(3)可以接收運動 控制器(10)和輔助控制器的信息，進一步為運動控制器(10)提供控 制指令，并能通過音箱(16)發(fā)聲。

3.如權(quán)利要求2所述的一種獨輪機器人系統(tǒng)，其特征在于：拆除調(diào)試支架 (13)的前后腳輪(15)，并使獨輪(14)和左右腳輪(15)在同一水平 線。

4.如權(quán)利要求2所述的一種獨輪機器人系統(tǒng)，其特征在于：拆除調(diào)試支架 (13)的左右腳輪(15)，并使獨輪(14)和前后腳輪(15)在同一水平 線。