[發(fā)明專利]一種齒輪傳動(dòng)對(duì)分上體節(jié)能被動(dòng)行走裝置及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410766404.1
• 申請(qǐng)日: 2014-12-12
• 公開（公告）號(hào): CN104512493A
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李清都;王平;刁建;李永;唐俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): B62D57/032
• 分類號(hào): B62D57/032
• 代理公司: 重慶市恒信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅

1.一種齒輪傳動(dòng)對(duì)分上體節(jié)能被動(dòng)行走裝置，包括機(jī)器人上體(15)、腿部、驅(qū)動(dòng)裝置、數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于：還包括髖部(7)、膝蓋、主控裝置(2)及彈簧裝置；所述驅(qū)動(dòng)裝置包括電池(4)、直流電機(jī)(3)和伺服電機(jī)；其中所述機(jī)器人上體(1)與髖部(5)直接相連；所述髖部(5)為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，兩邊分別與腿部相連，同時(shí)與上體進(jìn)行連接；所述髖部(5)包括部分腿部連接軸(5-1)、軸承(5-2)、絕對(duì)式編碼器連接軸(5-3)及傘齒(5-4)；所述髖部(5)的傘齒(5-4)為三傘齒對(duì)稱結(jié)構(gòu)，左右對(duì)稱的兩個(gè)傘齒(5-4)通過部分腿部連接軸(5-1)分別與兩條腿部相連，部分腿部連接軸(5-1)與軸承(5-2)相連，第三個(gè)傘齒(5-4)直接與電機(jī)傳動(dòng)軸相連，，絕對(duì)式編碼器連接軸(5-3)和傘齒(5-4)與直流電機(jī)(3)軸連接，直流電機(jī)(3)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)三個(gè)傘齒(5-4)相互轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，左腿向前轉(zhuǎn)動(dòng)，右腿向后轉(zhuǎn)動(dòng)；相反，電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，右腿向前轉(zhuǎn)動(dòng)，左腿向后轉(zhuǎn)動(dòng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪傳動(dòng)對(duì)分上體節(jié)能被動(dòng)行走裝置，其特征在于：所述驅(qū)動(dòng)裝置中的電池(4)給整個(gè)裝置提供電源，所述直流電機(jī)(3)為腿部的擺動(dòng)提供扭力，所述伺服電機(jī)為膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的擺動(dòng)提供扭力。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪傳動(dòng)對(duì)分上體節(jié)能被動(dòng)行走裝置，其特征在于：所述數(shù)據(jù)采集裝置包括位置式編碼器、絕對(duì)式編碼器和足底紅外傳感器。所述位置式編碼器位于直流電機(jī)尾部用于檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，所述位置式編碼器與直流電機(jī)軸相連，用于檢測(cè)腿部的擺動(dòng)幅度，所述足底紅外傳感器用于檢測(cè)足部觸地與否。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪傳動(dòng)對(duì)分上體節(jié)能被動(dòng)行走裝置，其特征在于：所述主控裝置包括微控制單元、電源管理單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元和外圍接口單元，所述微控制單元向裝置發(fā)出控制指令，所述電源管理單元為裝置提供供電電壓，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元用于驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，所述外圍接口單元為裝置提供擴(kuò)展接口。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪傳動(dòng)對(duì)分上體節(jié)能被動(dòng)行走裝置，其特征在于：所述兩條腿部中擺動(dòng)腿向前擺動(dòng)的最大角度為α，所述上體的位置始終位?于擺動(dòng)腿與立足腿夾角的角平分線的延長(zhǎng)線上。

6.一種對(duì)權(quán)利要求1所述齒輪傳動(dòng)對(duì)分上體節(jié)能被動(dòng)行走裝置的控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

a)連接好裝置，向主控裝置的微控制單元下載控制程序，接通電源，裝置啟動(dòng)；

b)將擺動(dòng)腿腳踝向后蹬地，同時(shí)立足腿腳踝配合轉(zhuǎn)動(dòng)，使得上體重心向前移動(dòng)；

c)將擺動(dòng)腿腳踝向前擺動(dòng)，小腿向后彎曲，使得擺動(dòng)腿可以離開地面，同時(shí)擺動(dòng)腿大腿向前擺動(dòng)，立足腿配合向前擺動(dòng)，雙臂配合擺動(dòng)；

d)擺動(dòng)腿向前擺動(dòng)的過程中，主控裝置實(shí)時(shí)處理絕對(duì)式編碼器采集的數(shù)據(jù)，當(dāng)檢測(cè)到擺動(dòng)腿的擺動(dòng)角度達(dá)到α?xí)r，大腿停止擺動(dòng)，小腿伸直與大腿處于同一直線，擺動(dòng)腿腳踝的角度為π/2+α，立足腿腳踝的角度為π/2-α；

e)當(dāng)足底紅外傳感器觸發(fā)時(shí)，擺動(dòng)腿轉(zhuǎn)換為新的立足腿，之前的立足腿轉(zhuǎn)換為新的擺動(dòng)腿，裝置繼續(xù)完成b)到d)的動(dòng)作步驟。