[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

本發明涉及一種自驅動行走機器人包括：球形外殼體；球形內艙，其位于球形外殼體內部；電控系統，其位于球形內艙內部，其重心位于球形外殼中心；驅動系統，驅動系統布置在球形外殼體內壁，其重心位于球形外殼體中心；重力偏置系統，位于球形外殼體內壁和球形內艙外壁之間，且能在球形殼體內壁和球形內艙外壁之間的密封腔體內自由移動；重力偏置系統能夠在驅動系統的作用下，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自驅動行走機器人的重心，以使自驅動行走機器人運動。本發明還涉及上述機器人的控制方法。本發明能實現結構設計的合理和運行的穩定，提高可操控性，擴展了應用場景。

技術領域

本發明涉及機器人領域，特別是一種自驅動行走機器人及其控制方法。

背景技術

被承載裝置的多種類型的驅動方式業已存在，例如摩擦式驅動，其利用摩擦力讓工具前進，如車輪、履帶等；電磁式驅動，其原理是依照通電導體能在磁場中產生運動的特點，利用交變之電磁力讓物體向所需方向前進，比如磁懸浮列車等；推進式驅動，其根據牛頓第三定律，利用反作用力讓工具前進，如噴氣式飛機、螺旋槳、船槳、火箭等。但上述幾種驅動方式，通常不能實現被承載裝置的橫移，這容易限制移動的靈活性。

針對上述不足，近年來又出現了一種重心調整式驅動：根據平衡的特點，利用重心位置的連續微小改變實現運動，如ORBOTIX公司推出的一種自驅動智能球，其能實現外部對其控制，其運動的多方向性、不用轉向、不怕翻轉的特點，實現了移動的靈活性。但是其零部件眾多，內部結構復雜，各個模塊的尺寸重量，配比計算困難，工作量過大，不易調節。目前應用范圍也僅適用于娛樂，其在軍事、醫療、運輸、交通、觀光等應用場景上受限制。

發明內容

本發明旨在提出一種自驅動行走機器人及其控制方法，確保自移動驅動機器人結構的穩定和提高控制的效率。

本發明涉及一種自驅動行走機器人，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體中心；

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；

所述重力偏置系統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。

進一步地，所述重力偏置系統包括磁性流動體；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。

進一步地，所述電控系統包括控制系統，為所述驅動系統提供控制信號。

進一步地，所述控制系統固定于所述球形內艙的內部。

進一步地，所述控制系統至少包括：處理器模塊、傳感器模塊和/或通信模塊。

進一步地，所述電控系統還包括耦合至所述驅動系統的電源系統，為所述控制系統和所述驅動系統提供電源。

進一步地，所述電源系統固定于所述球形內艙的內部。

進一步地，所述電源系統至少包括：一個以上的電池和/或充放電管理模塊。

進一步地，所述充放電管理模塊包括電感性充電端口，所述電感性充電端口能為所述一個或多個電池進行電感性充電。