[發明專利]一種六足機器人及其足端軌跡的規劃方法

在審

• 申請號: 201910254110.3
• 申請日: 2019-03-30
• 公開（公告）號: CN109807901A
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 陳銳東;魏武;高勇;丁旭
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B62D57/032
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

1.一種六足機器人，其特征在于：包括本體、分布于本體上的六條腿、硬件系統和軟件系統；機器人的每條腿由三個關節及其連接部件組成，所述連接部件包括鋼板和螺絲；三個關節從上到下依次為髖關節、膝關節和踝關節；所述六條腿的末端分別設有緩沖結構；機器人硬件系統包括遠程主機控制系統、視覺系統、機器人本體控制系統和機器人底層電機驅動系統；軟件系統基于ROS機器人操作系統實現；所述遠程主機控制系統用于人機交互，完成機器人實現各項功能所需的計算和信息處理；所述機器人本體控制系統起到承上啟下的作用，向上連接遠程主機控制系統，向下連接多個傳感器和底層驅動；所述機器人底層電機驅動系統根據上層的運動規劃，實現對機器人底層電機控制；所述視覺系統用于機器人獲取環境信息。

2.根據權利要求1所述一種六足機器人，其特征在于：所述本體采用硬質鋁合金材料。

3.根據權利要求1所述一種六足機器人，其特征在于：所述本體為帶有若干個孔槽的鋼質材料的長方體外殼。

4.根據權利要求1所述一種六足機器人，其特征在于：所述六條腿均與本體連接且對應的六個連接部位按長方形分布；所述緩沖結構采用彈簧與橡膠結合；所述本體上安裝有多孔板。

5.根據權利要求1所述一種六足機器人，其特征在于：所述三個關節由數字舵機進行驅動。

6.根據權利要求1所述一種六足機器人，其特征在于：髖關節、膝關節和踝關節長度分別為44mm、95mm、125mm,各關節轉動的最大角度分別為120度，180度，150度。

7.根據權利要求1所述一種六足機器人，其特征在于：所述遠程主機控制系統運行的是Ubuntu16.04操作系統，并安裝有ROS機器人操作系統indigo版本。

8.根據權利要求1所述一種六足機器人，其特征在于：所述的機器人本體控制系統采用樹莓派3B+系列芯片和基于4核Cortex A53 64位的V8架構，運行的是Ubuntu16.04操作系統。

9.根據權利要求1所述一種六足機器人，其特征在于：所述機器人底層電機驅動系統采用的是STM32F100C4T6系列芯片；所述視覺系統包括魚眼攝像頭、RGB彩燈和超聲波傳感器。

10.一種六足機器人的足端軌跡的規劃方法，其特征在于：機器人每一條腿運動時均采用一條直線-拋物線的運動軌跡，通過調整運動軌跡拋物線兩個端點高度、頂點的高度、抬腿的初始角度和落腿的入地腳，實現六足機器人足端的運動，每一條腿的運動軌跡都是按以下三個階段確定：

(1)起始抬腿階段，對應足端軌跡的起始直線段，設與地面的初始角度為θ₀；

(2)中間擺腿劃動階段，對應足端軌跡的拋物線，設拋物線的起點端點A,距離地面高度為h_A；最高點B,距離地面高度h；末端端點C，距離地面高度h_C；

(3)末尾落腿階段，對應足端軌跡的末尾直線段，設與地面的落地角度為θ₁；

其中，以六足機器人向前的方向為X軸，向左方向為Y軸，向上方向為Z軸建立空間直角坐標系，已知六足機器人的當前的足端初始落足點Q₀(x₀,y₀,z₀)，足端目標落足點Q₁(x₁,y₁,z₁)，根據幾何關系，所述的起始直線段Q₀A和末尾直線段CQ₁分別滿足以下方程：

其中的，x，y，z，表示機器人足端運動時在空間直角坐標系X軸，Y軸，Z軸的位置；

拋物線軌跡的方程表達式為：

其中，x_A，y_A，x_C，y_C為計算的中間參數，計算方式如下；