[發(fā)明專利]具有檢測(cè)障礙物高度和距離的彈跳機(jī)器人及檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510262904.6
• 申請(qǐng)日: 2015-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN104816767B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張軍;宋光明;宋愛國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): B62D57/032
• 分類號(hào): B62D57/032
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務(wù)所32250
• 代理人: 王斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)械學(xué)、機(jī)器人技術(shù)、彈跳機(jī)器人、傳感器技術(shù)，特別涉及一種具有檢測(cè)障礙物高度和距離的彈跳機(jī)器人及檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)一直是一個(gè)研究熱點(diǎn)，微型彈跳機(jī)器人相比于同尺寸的輪式機(jī)器人和履帶式機(jī)器人，具有更強(qiáng)大的越障能力，可以作為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，越上高于自身數(shù)倍的障礙物，或跳進(jìn)狹窄凹坑進(jìn)行探測(cè)任務(wù)，可用于軍事偵查、危險(xiǎn)環(huán)境探測(cè)、災(zāi)后搜救等領(lǐng)域。

專利CN201210003779.3提出一種微型彈跳機(jī)器人的單電機(jī)驅(qū)動(dòng)自復(fù)位、起跳方向和起跳角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)該機(jī)器人的連續(xù)彈跳運(yùn)動(dòng)功能，但是其缺乏障礙物高度和距離檢測(cè)機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)，無(wú)法完成面對(duì)特定障礙物信息的檢測(cè)，其彈跳克服障礙物具有盲目性。這類微型彈跳機(jī)器人在行進(jìn)過(guò)程中為克服高于自身的障礙物，需要檢測(cè)障礙物的高度以及與自身的距離?？捎糜诰嚯x檢測(cè)的傳感器包括激光測(cè)距傳感器、超聲波測(cè)距傳感器、紅外測(cè)距傳感器等，而對(duì)于微型彈跳機(jī)器人來(lái)說(shuō)，其運(yùn)動(dòng)性能與自身重量顯著相關(guān)，其能搭載的傳感器尺寸、重量和數(shù)量有限，如何設(shè)計(jì)障礙物高度和距離檢測(cè)系統(tǒng)將對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能和使用時(shí)間等有很大影響。本發(fā)明專利提出一種基于單個(gè)紅外測(cè)距傳感器與彈跳機(jī)器人協(xié)作的障礙物高度和距離檢測(cè)機(jī)構(gòu)及方法，可在短時(shí)間內(nèi)方便的檢測(cè)出障礙物的高度和距離，為微型彈跳機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)決策提供支撐，能夠顯著提高該類機(jī)器人的實(shí)用性。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的?本發(fā)明的目的是針對(duì)一種微小型彈跳機(jī)器人在彈跳越過(guò)障礙物前需要利用少量、微型、輕量的傳感器檢測(cè)障礙物的高度以及距離自身的距離，從而為彈跳高度和距離調(diào)整決策提供信息的難題，提高這類微小型彈跳機(jī)器人克服障礙物的實(shí)用性。

技術(shù)方案?本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種具有檢測(cè)障礙物高度和距離的彈跳機(jī)器人，包括機(jī)架、設(shè)置在所述機(jī)架上的彈跳機(jī)構(gòu)以及彈跳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述彈跳機(jī)構(gòu)包括大腿、大腿輔助腿以及小腿所述大腿和大腿輔助腿的上端鉸接在所述機(jī)架上，所述大腿和大腿輔助腿的下端鉸接在所述小腿上，所述彈跳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述大腿連接并使所述大腿繞上端鉸接點(diǎn)擺動(dòng)，其特征在于：所述彈跳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述大腿擺動(dòng)形成俯仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，在所述彈跳機(jī)構(gòu)上還設(shè)置有航向角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和紅外測(cè)距傳感器，所述航向角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括調(diào)節(jié)電機(jī)、齒輪一、齒輪二以及輪子，在所述小腿上設(shè)置有相互平行的連接件一和連接件二，所述大腿鉸接在所述連接件一上，所述大腿輔助腿鉸接在所述連接件二上，所述調(diào)節(jié)電機(jī)固定在所述連接件一上，在調(diào)節(jié)電機(jī)的輸出端連接所述齒輪一，在所述連接件一和連接件二上設(shè)置一轉(zhuǎn)軸，所述輪子和齒輪二固定在該轉(zhuǎn)軸上，所述彈跳機(jī)器人還包括一傳感控制模塊，該傳感控制模塊控制所述俯仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)俯仰角以及航向角調(diào)劑機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)航向角。

所述彈跳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括彈跳電機(jī)、齒輪箱、凸輪和扭力彈簧，所述彈跳電機(jī)和齒輪箱安裝在機(jī)架側(cè)面上，所述凸輪安裝在機(jī)架左右側(cè)面之間，凸輪外輪廓與大腿上端相切，所述扭力彈簧安裝在機(jī)架和大腿的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，并且扭力彈簧的兩個(gè)力臂分別固定在機(jī)架和大腿上。

所述大腿上端與機(jī)架的后下部轉(zhuǎn)動(dòng)副連接；所述大腿輔助腿的上端與機(jī)架前下部轉(zhuǎn)動(dòng)副連接；所述的小腿包括兩根長(zhǎng)度相等平行并排布置的桿子；所述小腿兩根桿子的中部穿過(guò)所述的連接件一上的孔并與其固定連接，所述的小腿兩根桿子的前端與所述的連接件二套接固定連接；所述的連接件一和連接件二平行設(shè)置，所述的連接件一與大腿下端轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，所述的連接件二與連接件三轉(zhuǎn)動(dòng)副連接；所述的連接件三與大腿輔助腿的下端固定連接；所述的機(jī)架、大腿、大腿輔助腿和小腿組成一個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)，機(jī)架與小腿平行，大腿與大腿輔助腿平行；所述的輪子固定在所述轉(zhuǎn)軸伸出連接件二位于彈跳機(jī)器人前部的端部，且與地面接觸；所述紅外測(cè)距傳感器安裝在所述的連接件三上并朝向機(jī)器人前方，用于檢測(cè)其正前方障礙物與自身的距離。

所述彈跳機(jī)器人檢測(cè)障礙物高度和距離的方法，其特征在于：