[發(fā)明專利]自動滾動行走裝置及其運動控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810139439.0
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN108466668B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設計）人: 賀智威;唐斌;劉利;朱陽
• 申請（專利權）人: 坎德拉（深圳）科技創(chuàng)新有限公司
• 主分類號: B62K11/00
• 分類號: B62K11/00;B60L15/20;B60L15/28;B62D37/06
• 代理公司: 深圳市睿智專利事務所 44209
• 代理人: 郭文姬

1.一種自動滾動行走裝置，包括主體和輪子，其特征在于：所述主體內(nèi)設置有陀螺組件，該陀螺組件包括至少一對陀螺、控制陀螺主動偏轉(zhuǎn)的偏擺電機以及控制一對陀螺偏擺速度相同但偏擺方向相反的反向同步機構；通過控制自動滾動行走裝置主體重心發(fā)生變化所產(chǎn)生的重力矩使得陀螺被動偏擺，和通過偏擺電機控制陀螺主動偏擺而產(chǎn)生的陀螺力矩進而利用該陀螺力矩控制所述行走裝置的運動以及在運動過程中保持平衡；當所述自動滾動行走裝置是雙輪機器人、雙輪平衡車或球形機器人時，所述主體的轉(zhuǎn)動軸和輪軸同軸，設置在主體內(nèi)驅(qū)動輪子的驅(qū)動電機能驅(qū)動主體相對輪軸轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生重力矩；當所述自動滾動行走裝置是輪椅時，所述主體設置的座椅前后移動而產(chǎn)生重力矩。

2.一種如權利要求1所述的自動滾動行走裝置的姿態(tài)調(diào)整控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

①所述自動滾動行走裝置接收到需要主體姿態(tài)調(diào)整的信息；

②通過偏擺電機控制陀螺主動偏擺而產(chǎn)生的陀螺力矩使得自動滾動行走裝置的主體相對輪軸轉(zhuǎn)動。

3.一種如權利要求1所述的自動滾動行走裝置的加速控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

①所述自動滾動行走裝置接收到需要加速的信息；

②驅(qū)動電機大力矩加速驅(qū)動，由于受到反作用力矩，自動滾動行走裝置的主體有向后翻轉(zhuǎn)的趨勢，而此時陀螺偏擺產(chǎn)生的陀螺力矩與反作用力矩平衡，自動滾動行走裝置主體將保持姿態(tài)不變，驅(qū)動力矩的全部力矩傳遞給輪子，自動滾動行走裝置將以最大的加速度前進；

③檢測是否達到目標速度，如果達到目標速度，則以目標速度勻速前進。

4.根據(jù)權利要求3所述的加速控制方法，其特征在于：在步驟①之后步驟②之前，通過偏擺電機帶動陀螺偏擺，產(chǎn)生陀螺力矩使得自動滾動行走裝置的主體重心前移。

5.一種如權利要求1所述的自動滾動行走裝置的緊急制動控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

① 檢測到需要緊急制動；

② 自動滾動行走裝置減速制動，由于受到反作用力矩和慣性力矩，自動滾動行走裝置主體有向前翻轉(zhuǎn)的趨勢，而陀螺偏擺產(chǎn)生的陀螺力矩與反作用力矩和慣性力矩平衡，自動滾動行走裝置主體將保持姿態(tài)不變；

③ 檢測自動滾動行走裝置是否停住，如果停住，則制動完成。

6.根據(jù)權利要求5所述的緊急制動控制方法，其特征在于，在步驟①之后步驟②之前，利用偏擺電機帶動陀螺偏擺使得自動滾動行走裝置主體重心后移。

7.根據(jù)權利要求5所述的緊急制動控制方法，其特征在于：制動模式為點剎制動模式，驅(qū)動力矩短時間瞬間力矩釋放，電機制動力矩為0，此時主體處于重心后移狀態(tài)，該狀態(tài)產(chǎn)生的重力矩將使陀螺回擺一定角度。

8.一種如權利要求1所述的自動滾動行走裝置的越障控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

① 先將自動滾動行走裝置主體重心前移；

② 調(diào)整陀螺偏擺到最大可利用角度；

③ 驅(qū)動電機對輪子施加力矩越障；此時設置偏擺電機的力矩為零，驅(qū)動電機驅(qū)動輪子轉(zhuǎn)動一定角度，越過障礙；

④ 將自動滾動行走裝置主體恢復豎直狀態(tài)。

9.根據(jù)權利要求8所述的越障控制方法，其特征在于，步驟①中將自動滾動行走裝置主體重心前移的方法是：驅(qū)動電機對輪子施加大力矩使得自動滾動行走裝置的主體重心前移；通過偏擺電機控制陀螺主動偏擺而產(chǎn)生的陀螺力矩使得自動滾動行走裝置的主體重心前移；或者同時利用驅(qū)動電機對輪子施加大力矩和利用偏擺電機控制陀螺主動偏擺而產(chǎn)生的陀螺力矩而使得自動滾動行走裝置的主體重心前移。

10.根據(jù)權利要求9所述的越障控制方法，其特征在于，步驟④中將重心前移回復豎直狀態(tài)的方法是：驅(qū)動電機瞬間對輪子字施加大力矩使得自動滾動行走裝置的主體豎直；通過偏擺電機控制陀螺主動偏擺而產(chǎn)生的陀螺力矩使得自動滾動行走裝置的主體豎直，或者同時利用驅(qū)動電機對輪子施加大力矩和利用偏擺電機控制陀螺主動偏擺而產(chǎn)生的陀螺力矩而使得自動滾動行走裝置的主體豎直。