[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于足式機(jī)器人行走測試的主動(dòng)牽引保護(hù)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010215531.8
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號(hào): CN111546374B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋夙冕;留云;顧建軍;朱世強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 之江實(shí)驗(yàn)室
• 主分類號(hào): B25J19/00
• 分類號(hào): B25J19/00;B25J19/06
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 米志鵬

本申請公開一種應(yīng)用于足式機(jī)器人行走測試的主動(dòng)牽引保護(hù)系統(tǒng)，包括：機(jī)器人連接裝置，通過至少一根軟繩索與足式機(jī)器人連接；至少兩個(gè)與機(jī)器人連接裝置相連的牽引保護(hù)裝置；牽引保護(hù)裝置包括：至少一根與機(jī)器人連接裝置相連的牽引繩索；至少一組引導(dǎo)牽引繩索的滑輪機(jī)構(gòu)；驅(qū)動(dòng)牽引繩索釋放和拉伸的伺服電機(jī)；以及控制伺服電機(jī)進(jìn)行牽引繩索長度控制的主動(dòng)牽引控制板，主動(dòng)牽引控制板根據(jù)機(jī)器人位姿信息，判斷是否進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)；在進(jìn)入護(hù)狀態(tài)后，根據(jù)機(jī)器人所處位置信息和保護(hù)狀態(tài)的繩長信息，控制伺服電機(jī)拉動(dòng)牽引繩索。本申請由模塊化的牽引保護(hù)裝置和機(jī)器人連接裝置構(gòu)成，配套牽引保護(hù)控制算法，可以實(shí)現(xiàn)對足式機(jī)器人行走測試的主動(dòng)牽引保護(hù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人測試設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于足式機(jī)器人行走測試的主動(dòng)牽引保護(hù)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

足式機(jī)器人以足端離散點(diǎn)的方式與地面進(jìn)行交互，相比于傳統(tǒng)的輪式機(jī)器人，可以更好的適應(yīng)人類的工作和生活場景，是移動(dòng)機(jī)器人協(xié)助和代替人類工作的終極形態(tài)。近年來國際范圍內(nèi)大量足式機(jī)器人樣機(jī)涌現(xiàn)，足式機(jī)器人的研發(fā)和應(yīng)用推廣已經(jīng)在機(jī)器人領(lǐng)域形成熱潮。

足式機(jī)器人與地面的離散點(diǎn)交互方式在為其帶來環(huán)境適應(yīng)力優(yōu)勢的同時(shí)，也一定程度上增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制增加了難度，足式機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制是該領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn)。由于上述足式機(jī)器人系統(tǒng)自身的不穩(wěn)定屬性，在進(jìn)行行走控制開發(fā)和測試過程中需要為機(jī)器人配置保護(hù)系統(tǒng)，防止在行走控制算法不成熟的情況下機(jī)器人發(fā)生摔倒，導(dǎo)致機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)，電氣驅(qū)動(dòng)等硬件受損。

當(dāng)前已有的行走測試保護(hù)系統(tǒng)，按照連接方式可以分為硬約束和軟牽引兩個(gè)大類，硬約束主要針對特殊的測試目標(biāo)和測試場景，將機(jī)器人主體連接在固定的結(jié)構(gòu)體上，機(jī)器人與結(jié)構(gòu)體之間僅保留2以下的自由度，這種測試保護(hù)裝置方案下機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)受限，無法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜多樣的運(yùn)動(dòng)模式；另外一種軟牽引方式主要針對三維全向機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的測試場景，使用軟繩索將機(jī)器人主體懸掛在龍門架下，機(jī)器人正常運(yùn)行時(shí)軟繩索不出力，當(dāng)機(jī)器人出現(xiàn)摔倒傾向時(shí)軟繩索進(jìn)行保護(hù)，為了適應(yīng)機(jī)器人在較大范圍內(nèi)的行走，龍門架上往往需要配置滑軌裝置，從而實(shí)現(xiàn)軟繩索伴隨機(jī)器人一起運(yùn)動(dòng)。

現(xiàn)有技術(shù)中，公開號(hào)為CN108001552A的專利申請文件提供一種足式機(jī)器人行走保護(hù)裝置，這種測試保護(hù)裝置可以實(shí)現(xiàn)大范圍下的行走保護(hù)，但機(jī)械結(jié)構(gòu)體積龐大，測試過程中需要專人對保護(hù)裝置進(jìn)行隨動(dòng)操作；還有，公開號(hào)為CN 110375733 A的專利申請文件提供的十字龍門足式機(jī)器人測試平臺(tái)，主要用于對足式機(jī)器人進(jìn)行姿態(tài)校準(zhǔn)、步態(tài)測試，不適用于行走測試。

發(fā)明內(nèi)容

本申請針對上述軟牽引方案中存在的弊端，提出一種應(yīng)用于足式機(jī)器人行走測試的主動(dòng)牽引保護(hù)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)模塊化的主動(dòng)牽引機(jī)構(gòu)和配套的牽引控制算法，為不同測試環(huán)境和測試需求下的足式機(jī)器人行走測試提供牽引保護(hù)方案，縮小保護(hù)系統(tǒng)體積，提高保護(hù)系統(tǒng)自動(dòng)化程度。

為實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種應(yīng)用于足式機(jī)器人行走測試的主動(dòng)牽引保護(hù)系統(tǒng)，包括：

機(jī)器人連接裝置，通過至少一根軟繩索與足式機(jī)器人連接；

至少兩個(gè)與所述機(jī)器人連接裝置相連的牽引保護(hù)裝置；

所述的牽引保護(hù)裝置包括：

至少一根與所述機(jī)器人連接裝置相連的牽引繩索；

至少一組引導(dǎo)所述牽引繩索的滑輪機(jī)構(gòu)；

驅(qū)動(dòng)所述牽引繩索釋放和拉伸的伺服電機(jī)；

以及控制所述伺服電機(jī)進(jìn)行牽引繩索長度控制的主動(dòng)牽引控制板，所述的主動(dòng)牽引控制板根據(jù)足式機(jī)器人位姿信息，判斷是否進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)；在進(jìn)入護(hù)狀態(tài)后，根據(jù)足式機(jī)器人所處位置信息和保護(hù)狀態(tài)的繩長信息，控制伺服電機(jī)拉動(dòng)所述牽引繩索。