[發(fā)明專利]一種輪足復合仿人機器人的輔助支撐結構及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110386949.X
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113120109B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設計）人: 余張國;邱雪健;黃高;陳學超;趙凌萱;張筱晨;黃強
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B62D57/028
• 分類號: B62D57/028
• 代理公司: 南京智造力知識產(chǎn)權代理有限公司 32382
• 代理人: 張明明

本發(fā)明提供了一種輪足復合仿人機器人的輔助支撐結構及其控制方法，屬于仿人機器人技術領域。本發(fā)明的輔助支撐結構包括傳動桿系、滑塊、兩連接桿和兩支撐架，傳動桿系與仿人機器人腿部轉(zhuǎn)動連接，且傳動桿系在靠近仿人機器人小腿末端處與滑塊轉(zhuǎn)動連接，滑塊滑動連接于仿人機器人小腿末端的滑槽內(nèi)，滑塊與連接桿轉(zhuǎn)動連接，支撐架一端與連接桿轉(zhuǎn)動連接，另一端與小腿末端轉(zhuǎn)動連接。本發(fā)明利用機器人的腿部屈伸運動作為動力，實現(xiàn)輔助支撐結構的展開和收起，進而方便快捷地實現(xiàn)了輪足復合仿人機器人的停靠支撐作業(yè)要求。

技術領域

本發(fā)明屬于仿人機器人技術領域，具體涉及一種輪足復合仿人機器人的輔助支撐結構及其控制方法。

背景技術

隨著時代的發(fā)展，人們對于移動式機器人的要求逐漸提高，對于機器人移動的靈活性、穩(wěn)定性及速度效率等都有了更高的期望。輪足復合式移動機器人整合了輪式與腿式機器人的行進特點，可以實現(xiàn)平整路面的高速輪式行進，以及障礙路面的跨步行進，大大提高了移動機器人的行進速度、效率。但是，相比于四足輪腿機器人來看，雙足機器人輪式平衡時只有兩個支撐點，在停靠作業(yè)時易發(fā)生傾倒等情況，所以雙足輪腿機器人對于停靠作業(yè)時的穩(wěn)定性要求更高。因此，為雙足輪腿機器人設計一款可以在到達作業(yè)地點后自動切換的輔助支撐結構，可以很好的提升雙足輪腿機器人停靠作業(yè)的穩(wěn)定性和作業(yè)能力。

現(xiàn)有的輔助支撐結構普遍采用了單獨驅(qū)動支撐裝置的設計，需要在機器人上增加驅(qū)動裝置及相應的控制系統(tǒng)。這樣的設計造成了整套輔助支撐結構的占用空間較大，使整個機器人的硬件系統(tǒng)復雜化。而現(xiàn)有不加設驅(qū)動裝置的輔助支撐結構，大多需要人工手動輔助展開收起，使用過程的操作更加復雜，不適合機器人自動化的設計理念。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明提供了一種輪足復合仿人機器人的輔助支撐結構及其控制方法，利用機器人腿部的屈伸作為動力來實現(xiàn)輔助支撐結構的展開和收起，在保證結構簡便、執(zhí)行方便的同時，使得輪足復合仿人機器人可以靈活的實現(xiàn)支撐作業(yè)。

本發(fā)明是通過以下技術手段實現(xiàn)上述技術目的的。

一種輪足復合仿人機器人的輔助支撐結構，包括：傳動桿系、滑塊、兩連接桿和兩支撐架，傳動桿系與仿人機器人腿部轉(zhuǎn)動連接，且傳動桿系在靠近仿人機器人小腿末端處與滑塊轉(zhuǎn)動連接，滑塊滑動連接于仿人機器人小腿末端的滑槽內(nèi)，滑塊與連接桿轉(zhuǎn)動連接，支撐架一端與連接桿轉(zhuǎn)動連接，另一端與小腿末端鉸接；所述傳動桿系跟隨仿人機器人腿部的屈伸運動。

上述技術方案中，所述傳動桿系包括第一傳動桿、第二傳動桿和第三傳動桿，第一傳動桿一端與第二傳動桿一端轉(zhuǎn)動連接，第一傳動桿另一端與仿人機器人的大腿轉(zhuǎn)動連接，第二傳動桿另一端與仿人機器人的小腿轉(zhuǎn)動連接，第三傳動桿一端轉(zhuǎn)動連接在第二傳動桿上。

上述技術方案中，所述第二傳動桿連接第三傳動桿的位置設置多個軸孔A，第三傳動桿能夠分別與每個軸孔A配合。

上述技術方案中，所述滑塊通過連接桿轉(zhuǎn)動連接支撐架，滑塊轉(zhuǎn)動連接連接桿的一端，連接桿另一端轉(zhuǎn)動連接支撐架的一端。

上述技術方案中，所述支撐架通過軸孔B鉸接在仿人機器人小腿末端的圓柱軸上，且支撐架能夠繞圓柱軸轉(zhuǎn)動。

一種輪足復合仿人機器人的輔助支撐結構的控制方法，具體為：仿人機器人到達作業(yè)位置，當仿人機器人為屈腿狀態(tài)，膝關節(jié)電機執(zhí)行伸腿指令，帶動傳動桿系進行轉(zhuǎn)動，使得第一傳動桿和第二傳動桿之間的夾角變大，第三傳動桿末端處的滑塊沿滑槽上移，兩連接桿一端繞滑塊向內(nèi)轉(zhuǎn)動，進而帶動兩支撐架收起，支撐輪足復合仿人機器人。

進一步地，當仿人機器人作業(yè)完成后，膝關節(jié)電機執(zhí)行屈腿指令，帶動傳動桿系進行轉(zhuǎn)動，使得第一傳動桿和第二傳動桿之間的夾角變小，第三傳動桿末端處的滑塊沿滑槽下移，兩連接桿一端繞滑塊向外轉(zhuǎn)動，進而帶動兩支撐架撐開向上收起。

本發(fā)明的有益效果為：