[發(fā)明專利]一種足端軌跡可變的組裝式多足機(jī)器人和控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111004511.7
• 申請(qǐng)日: 2021-08-30
• 公開（公告）號(hào): CN113696993B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 向平宇;王越;陳詞;陸豪健;熊蓉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): B62D57/032
• 分類號(hào): B62D57/032;G05D1/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

1.一種足端軌跡可變的組裝式多足機(jī)器人，其特征在于，所述的多足機(jī)器人由若干個(gè)機(jī)器人單體通過磁性球接合而成；所述的機(jī)器人單體包括主體(1)、直流電機(jī)(6)、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)板(9)、機(jī)械足、旋轉(zhuǎn)角度電位器(5)、控制器(7)和電源(8)；

所述的直流電機(jī)(6)嵌入安裝在主體(1)的左右兩側(cè)，由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)板(9)控制，每一個(gè)直流電機(jī)連接一個(gè)機(jī)械足，所述的旋轉(zhuǎn)角度電位器(5)安裝在直流電機(jī)的輸出軸處，用于測(cè)量電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)角度；所述的控制器(7)和電源(8)安裝在主體上，所述的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)板(9)和旋轉(zhuǎn)角度電位器(5)與控制器連接；

所述的機(jī)械足采用四連桿機(jī)構(gòu)，包括曲柄(3)、連桿(2)和搖桿(4)；所述搖桿(4)的一端通過銷釘安裝在主體(1)側(cè)面上部，曲柄(3)與直流電機(jī)的輸出軸連接，位于搖桿(4)的后下方，連桿(2)的頂部與搖桿(4)的另一端鉸接，連桿(2)的中部與曲柄(3)鉸接；

所述的控制器采用PID控制器，組裝式多足機(jī)器人的控制方法包括：

控制器(7)根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度電位器(5)采集實(shí)時(shí)模擬電壓V_c，通過角度與電壓的線性關(guān)系得到實(shí)時(shí)角度信息其中V_c1表示當(dāng)前t時(shí)刻控制器輸入的模擬電壓值；延時(shí)一個(gè)采樣時(shí)間Δt后再次采集下一個(gè)時(shí)刻的角度信息其中V_c2表示t+Δt時(shí)刻控制器輸入的模擬電壓值；

通過差分計(jì)算獲得直流電機(jī)的瞬時(shí)角速度將計(jì)算得到的瞬時(shí)角速度與預(yù)設(shè)的瞬時(shí)角速度做差作為PID控制器的輸入e(t)，計(jì)算PWM信號(hào)的占空比u(t)：

其中，K_p為比例系數(shù)，K_i為積分系數(shù)，K_d為微分系數(shù)；將占空比u(t)作為控制信號(hào)輸出至直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)板(9)，對(duì)直流電機(jī)(6)進(jìn)行控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的足端軌跡可變的組裝式多足機(jī)器人，其特征在于，所述連桿所在平面位于垂直面上，與地面垂直。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的足端軌跡可變的組裝式多足機(jī)器人，其特征在于，所述的搖桿(4)和連桿(2)上設(shè)有等距排布的安裝孔位，搖桿上的孔位與連桿上的孔位鉸接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的足端軌跡可變的組裝式多足機(jī)器人，其特征在于，所述主體上前后側(cè)面的中心位置設(shè)有磁球限位凹槽，所述凹槽內(nèi)置軟磁材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的足端軌跡可變的組裝式多足機(jī)器人，其特征在于，所述的磁球限位凹槽為圓形。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的足端軌跡可變的組裝式多足機(jī)器人，其特征在于，所述的主體(1)通過3D打印制成。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的足端軌跡可變的組裝式多足機(jī)器人，其特征在于，所述搖桿(4)與所述銷釘間隙配合。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的足端軌跡可變的組裝式多足機(jī)器人，其特征在于，所述直流電機(jī)的輸出軸與曲柄(3)過盈配合。