[發(fā)明專利]基于平衡桿控制的剛?cè)狁詈献咪摻z機(jī)器人

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110373133.X
• 申請日: 2011-11-22
• 公開（公告）號: CN102424075A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭磊;魏世民;盧光磊
• 申請（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02
• 代理公司: 北京德琦知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11018
• 代理人: 夏憲富

1.一種基于平衡桿控制的剛?cè)狁詈献咪摻z機(jī)器人，其特征在于：該機(jī)器人設(shè)有下述部件：底盤及行進(jìn)電機(jī)組成的行走裝置，由傳感器、執(zhí)行電機(jī)、齒輪傳動機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動桿與平動構(gòu)件組成的平衡裝置，以及智能控制電器箱，其中，

行走裝置的底盤是由承載機(jī)器人全部構(gòu)件的底板與垂直豎立于底板前側(cè)的立板組成的該機(jī)器人主體框架，底板下方中心線的前后兩端分設(shè)有前后兩個滾輪，兩個滾輪之間設(shè)有用于驅(qū)動后輪轉(zhuǎn)動、實現(xiàn)機(jī)器人前后移動的行進(jìn)電機(jī)，藉由該前后兩個滾輪作為支撐點，該機(jī)器人站立與行走于鋼絲上；

平衡裝置的執(zhí)行電機(jī)懸固安裝于立板上部后側(cè)，該執(zhí)行電機(jī)的轉(zhuǎn)軸伸出于立板前側(cè)，轉(zhuǎn)軸上安裝有兩組平衡部件：聯(lián)軸件與轉(zhuǎn)動桿構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)平衡部件和齒輪傳動的四邊形平動構(gòu)件組成的重心平移平衡部件；傳感器有兩個：安裝在底版上的微型航向測量MTI傳感器和檢測執(zhí)行電機(jī)的轉(zhuǎn)速與角度的光電碼盤；

智能控制電器箱包括分別固裝在底版上的設(shè)有數(shù)字信號處理DSP芯片及其外圍電路的控制電路板、執(zhí)行電機(jī)的驅(qū)動控制箱和蓄電池。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的走鋼絲機(jī)器人，其特征在于：所述執(zhí)行電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上分別固裝有小齒輪和聯(lián)軸件，其中，小齒輪兩側(cè)的左右上方分別與兩個大齒輪相嚙合，該兩個大齒輪的輪軸通過滾動軸承固裝于立板；該兩個大齒輪和固設(shè)于輪軸上方的兩個連架桿，以及與連架桿頂端聯(lián)成一體的一個平動桿組成一個能夠隨大齒輪轉(zhuǎn)動而使該平動桿產(chǎn)生平動位移的四邊形平動構(gòu)件。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的走鋼絲機(jī)器人，其特征在于：所述執(zhí)行電機(jī)的轉(zhuǎn)軸頂端緊固的聯(lián)軸件設(shè)有通孔，一個具有相當(dāng)長度的轉(zhuǎn)動桿固裝在聯(lián)軸件的通孔內(nèi)，藉由該轉(zhuǎn)動桿的順時針或逆時針的左右轉(zhuǎn)動，以使該機(jī)器人保持其在鋼絲上的平衡狀態(tài)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的走鋼絲機(jī)器人，其特征在于：所述執(zhí)行電機(jī)是帶有減速機(jī)構(gòu)與靈敏控制特性和穩(wěn)定性的空心杯電機(jī)，其型號為：SAEG?motors，為北京博創(chuàng)興盛機(jī)器人技術(shù)有限公司的產(chǎn)品。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的走鋼絲機(jī)器人，其特征在于：所述型號為：SAEGmotors的執(zhí)行電機(jī)附屬帶有檢測、監(jiān)控其電機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速與角度的光電碼盤；此時，平衡裝置只需配置微型航向測量MTI傳感器。

6.一種基于平衡桿控制的剛?cè)狁詈献咪摻z機(jī)器人的控制方法，其特征在于：對與執(zhí)行電機(jī)轉(zhuǎn)軸聯(lián)動的旋轉(zhuǎn)平衡部件中的轉(zhuǎn)動桿的轉(zhuǎn)動和四邊形平動構(gòu)件中的平動桿的平動位移進(jìn)行控制，用于調(diào)整機(jī)器人的平衡：藉由轉(zhuǎn)動桿的轉(zhuǎn)動力矩抵消機(jī)器人重力力矩的作用，同時，由平動桿產(chǎn)生的質(zhì)心偏移來抵消機(jī)器人的重心偏移；該兩項操作的平衡調(diào)整因子取決于大小齒輪的齒數(shù)比與四邊形平動構(gòu)件中連架桿的長度。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于：所述方法包括下列操作步驟：

(1)機(jī)器人啟動后，微型航向測量MTI傳感器檢測該機(jī)器人包括其橫滾角度和俯仰角度的當(dāng)前狀態(tài)信息，并將檢測信息實時傳送至該智能控制電器箱中的控制電路板；

(2)控制電路板根據(jù)接收到的該機(jī)器人當(dāng)前狀態(tài)信息分別設(shè)定執(zhí)行電機(jī)和行進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向指令；

(3)執(zhí)行電機(jī)轉(zhuǎn)動，并驅(qū)動聯(lián)軸件帶動轉(zhuǎn)動桿順時針或逆時針傳動，以使其相應(yīng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩抵消機(jī)器人重力力矩的作用；

(4)執(zhí)行電機(jī)的轉(zhuǎn)軸驅(qū)動小齒輪嚙合大齒輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，通過四邊形平動構(gòu)件將執(zhí)行電機(jī)的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為平動桿的平動位移，藉由平動桿質(zhì)心的移動來改變機(jī)器人的重心，以使該機(jī)器人重心保持于鋼絲上；

(5)光電碼盤將執(zhí)行電機(jī)的轉(zhuǎn)軸速度和位置信息反饋給控制電路板，形成閉環(huán)控制，以使該機(jī)器人保持其在鋼絲上的自平衡；該步驟(5)是與步驟(3)、(4)同時執(zhí)行的；

(6)在機(jī)器人處于平衡狀態(tài)下，控制電路板設(shè)定行進(jìn)電機(jī)控制命令，完成機(jī)器人在鋼絲上的行走。