[發明專利]一種自驅動行走機器人及其控制方法

有效

• 申請號: 201810706000.1
• 申請日: 2018-06-26
• 公開（公告）號: CN108897320B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 王子羲;李德才;郭飛;賈曉紅;黃偉峰;索雙富;李永健;劉向鋒;劉瑩;郭越紅
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 張建綱

1.一種自驅動行走機器人，其特征在于，

包括：

球形外殼體；

球形內艙，其位于所述球形外殼體內部，且與所述球形外殼體同心布置；

電控系統，其位于所述球形內艙內部，其重心位于所述球形外殼中心；驅動系統，所述驅動系統布置在所述球形外殼體內壁，其重心位于所述球形外殼體中心；

重力偏置系統，所述重力偏置系統包括磁性流動體，所述磁性流動體位于所述球形外殼體內壁和所述球形內艙外壁之間，且能在所述球形殼體內壁和所述球形內艙外壁之間的密封腔體內自由移動；

所述磁性流動體能夠在所述驅動系統的作用下，產生垂直方向上的重力向量，該重力向量提供足夠的偏置來改變所述自驅動行走機器人的重心，以使所述自驅動行走機器人運動。

2.如權利要求1所述的自驅動行走機器人，其特征在于，所述驅動系統，包括一個以上的電磁鐵；在所述電磁鐵通電狀態下，所述磁性流動體被吸引，形成所述重力向量。

3.如權利要求1所述的自驅動行走機器人，其特征在于，包括支撐結構，所述支撐結構位于所述球形內艙外壁和所述球形外殼體內部之間，以用于將所述球形內艙支撐且固定于所述球形外殼體內部的同心位置。

4.如權利要求3所述的自驅動行走機器人，其特征在于，所述支撐結構包括接線管，所述接線管用于將所述電控系統的信號線路引至所述驅動系統。

5.如權利要求1所述的自驅動行走機器人，其特征在于，還包括指令接受模塊，所述指令接受模塊與所述電控系統相耦合，所述指令接受模塊接收來自所述機器人外部的指令信號，并且將該指令信號發送到所述電控系統，所述電控系統執行所述指令信號，作為加載到所述驅動系統的命令來操控所述自驅動行走機器人。

6.一種控制如權利要求1-5任一所述的自驅動行走機器人的行走的方法，所述方法由用戶端的一個或多個處理器執行，其特征在于，所述方法包括：

初始化；

讀取所述機器人的姿態信息；

計算所述機器人的姿態數據；

確認位于機器人下方的驅動系統的位置；

獲取方向指令；

根據相鄰兩次的姿態信息計算瞬時速度方向；

耦合所述速度方向與所述方向指令，得到控制量；

判斷此時需要激活控制的驅動系統；

激活該驅動系統進行控制。

7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述驅動系統包括一個以上的電磁鐵。

8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述確認位于機器人下方的驅動系統的位置，包括：根據所述機器人所在坐標系的Y軸、X軸的旋轉角度判斷所述機器人正下方的電磁鐵；以及根據所述機器人所在坐標系Z軸的旋轉角度更新機器人正下方的電磁鐵和相鄰電磁鐵的位置關系。

9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述坐標系為地球絕對坐標系或者所述機器人所在局部地圖的相對坐標系。

10.如權利要求6所述的方法，其特征在于，獲取方向指令包括：判斷用戶端指令是否更新，如果是獲得用戶方向指令；如果否，則使用原始方向指令。