[發(fā)明專利]一種機器人行走控制系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710756193.7
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107554636B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設計）人: 李奇敏;吳冬冬;韓聶浪平;王笛;許豹柔;高漢陽;林穎
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學;重慶雅克比科技有限公司
• 主分類號: B62D57/028
• 分類號: B62D57/028
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 王丹

1.一種機器人行走控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，

控制方法基于一種機器人行走控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括上位機、數(shù)據(jù)傳送單元、數(shù)據(jù)采集單元、電機控制單元以及驅(qū)動電機；

所述上位機與數(shù)據(jù)傳送單元雙向連接，相互通信，所述數(shù)據(jù)采集單元數(shù)據(jù)輸出端連接所述數(shù)據(jù)傳送單元數(shù)據(jù)輸入端，所述數(shù)據(jù)傳送單元控制指令輸出端連接所述電機控制單元控制指令輸入端，所述電機控制單元控制輸出端連接所述驅(qū)動電機驅(qū)動端；

所述驅(qū)動電機包括車輪電機和拉線電機，所述車輪電機控制機器人的前進、后退及原地轉(zhuǎn)向，所述拉線電機控制機器人跳躍；

所述數(shù)據(jù)采集單元包括超聲波傳感器，所述超聲波傳感器包括第一超聲波傳感器、第二超聲波傳感器和第三超聲波傳感器，所述第二超聲波傳感器設置于驅(qū)動電機下方或者設置于一連桿支架前部，所述連桿支架水平設置于機身上且設置方向與機器人前進方向一致，且其長度滿足機器人完成跳躍所需距離；

機器人行走控制系統(tǒng)的控制方法包括以下步驟：

S1，對機器人行走控制系統(tǒng)進行初始化；

S2，上位機向電機控制單元發(fā)送控制機器人行走的指令，所述電機控制單元接收該指令并控制車輪電機驅(qū)動車輪輪式移動；

S3，數(shù)據(jù)采集單元采集數(shù)據(jù)，并將采集所得數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機，所采集的數(shù)據(jù)包括前方障礙物距離L1、下方地面距離輪軸的高度L2、前方障礙物高度L3、腿部關(guān)節(jié)折疊角度Ф、腿部承受的壓力F、機身的傾斜角度Ψ、運動加速度a以及運動速度V；

S4，上位機根據(jù)機身的傾斜角度Ψ判斷機器人機身是否平衡，如不平衡，則控制拉線電機轉(zhuǎn)動直至機身平衡；

S5，上位機根據(jù)前方障礙物距離L1和下方地面距離輪軸的高度L2判斷路面是否崎嶇；當不崎嶇時，維持輪式前進模式；當崎嶇時，根據(jù)前方障礙物距離L1判斷該距離是否能支持跳躍完成，如果能支持跳躍完成，則執(zhí)行步驟S6；如果不能支持跳躍完成，則上位機向電機控制單元發(fā)送轉(zhuǎn)向指令，所述電機控制單元控制車輪電機轉(zhuǎn)向；

S6，上位機根據(jù)前方障礙物高度L3判斷障礙物是否過高，如不過高，則上位機向電機控制單元發(fā)送跳躍指令，所述電機控制單元控制拉線電機轉(zhuǎn)動，壓縮腿部彈簧蓄力，然后釋放彈簧，實現(xiàn)跳躍，跳躍完成后恢復輪式前進模式；如過高，則上位機向電機控制單元發(fā)送轉(zhuǎn)向指令，所述電機控制單元控制車輪電機轉(zhuǎn)向。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步驟S4包括以下幾個步驟：

S4-1，上位機根據(jù)機身的傾斜角度Ψ判斷機器人機身是否平衡，具體判斷方法為：當機身的傾斜角度Ψ不超過預設值時，則機身平衡；當機身的傾斜角度Ψ超過預設值時，則機身不平衡；

S4-2，當機身不平衡時，上位機向電機控制單元發(fā)送調(diào)整機身重心的指令，所述電機控制單元接收到該指令后控制拉線電機轉(zhuǎn)動調(diào)整機身的傾斜角度Ψ，當機身的傾斜角度Ψ調(diào)整至不大于預設值時，拉線電機停止轉(zhuǎn)動。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，判斷路面是否崎嶇的方法為：當?shù)诙暡▊鞲衅髟O置于驅(qū)動電機下方時，分三種情況：

如果0≤L1誤差允許值或L1＞跳躍所需距離最大值，并且L2≤溝壑允許深度值，判斷路面不崎嶇；

如果跳躍所需距離最小值＜L1＜跳躍所需距離最大值且L2≤溝壑允許深度值，判斷路面崎嶇且能完成跳躍；

如果誤差允許值≤L1＜跳躍所需距離最小值或者L2＞溝壑允許深度值，判斷路面崎嶇但不能完成跳躍；

當所述第二超聲波傳感器設置于連桿支架時，分三種情況：

如果0≤L1誤差允許值或L1＞跳躍所需距離最大值，并且L2≤溝壑允許深度值，判斷路面不崎嶇；

如果跳躍所需距離最小值＜L1＜跳躍所需距離最大值或者L2＞溝壑允許深度值，判斷路面崎嶇且能完成跳躍；

如果誤差允許值≤L1＜跳躍所需距離最小值，判斷路面崎嶇但不能完成跳躍。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制方法，其特征在于，判斷障礙物是否過高的方法為：當L3高度最大值時，判斷障礙物過高，當0≤L3＜誤差允許值時，不過高。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步驟S6中所述拉線電機根據(jù)腿部承受的壓力F轉(zhuǎn)動，壓縮腿部彈簧蓄力，單腿彈簧蓄力T＝1.5F～2F，當腿部關(guān)節(jié)折疊角度Φ≤10°時，拉線電機停止拉線。