[發明專利]一種帶位姿感知功能的機器人底盤及其自動調節方法

在審

• 申請號: 202210179573.X
• 申請日: 2022-02-25
• 公開（公告）號: CN114404045A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 萬梓威;周春琳;高凱梁;張廣宇;甄輝;張標
• 申請（專利權）人: 浙江大學湖州研究院
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30
• 代理公司: 上海新隆知識產權代理事務所(普通合伙) 31366
• 代理人: 金利琴

1.一種帶位姿感知功能的機器人底盤，其特征在于，包括基座、控制系統、四個萬向輪和四個電動伸縮桿，所述四個萬向輪分別連接在所述基座的四個角上，所述電動伸縮桿包括電機、絲桿、行程開關、伸縮桿、外殼、位置傳感器和減速齒輪組，所述位置傳感器可以測量伸縮桿的伸出位移量，所述四個電動伸縮桿分別穿過所述基座后在所述伸縮桿的底部安裝有腳墊；所述基座上設有陀螺儀。

2.根據權利要求1所述的一種帶位姿感知功能的機器人底盤，其特征在于，所述四個電動伸縮桿穿過所述基座后分別穿過與其外徑間隙配合的支撐定位套后安裝腳墊，該支撐定位套到固定在所述基座上；所述四個電動伸縮桿分別對應位于所述四個萬向輪的內側。

3.根據權利要求1所述的一種帶位姿感知功能的機器人底盤，其特征在于，所述基座上還設有和視覺傳感器，所述視覺傳感器為攝像頭、紅外相機、激光傳感器的一種或多種組合，所述視覺傳感器位于基座底面，所述視覺傳感器的信號采集面朝向地面。

4.根據權利要求1所述的一種帶位姿感知功能的機器人底盤，其特征在于，所述電動伸縮桿的電機為步進電機，所述控制系統包括用于驅動步進電機的閉環步進電機驅動器，所述位置傳感器為安裝在步進電機末端的旋轉編碼器，或安裝在所述外殼處，測量所述電動伸縮桿位移量的直線位移傳感器。

5.根據權利要求1-4中任一項中所述的一種帶位姿感知功能的機器人底盤實現的機器人底盤自動調節方法，其特征在于，包括高度調節與水平調節，通過調節四個電動伸縮桿的伸縮量自動實現機器人的目標高度與目標水平度的調節。

6.根據權利要求5所述的一種帶位姿感知功能的機器人底盤實現的機器人底盤自動調節方法，其特征在于，其中所述高度調節包括以下步驟：

1)所述各個電動伸縮桿向下伸出，當觸碰到地面時，所述電機電流增大，當電流超過一定的閾值時，電機停止；

2)等待所有電動伸縮桿停止，并以此時的位置為基準位置；

3)所述各電動伸縮桿相對于各自的基準位置再同時向下運動一段相同的距離，此距離為目標高度，此時機器人將整體抬升相應的距離。

7.根據權利要求5所述的一種帶位姿感知功能的機器人底盤實現的機器人底盤自動調節方法，其特征在于，其中所述水平調節包括以下步驟：

1)所述陀螺儀實時采集基座的傾角誤差，所述控制系統根據陀螺儀與各電動伸縮桿的相對位置關系換算為各電動伸縮桿的位置誤差；

2)所述控制系統將各電動伸縮桿的位置誤差通過控制算法解算為各電動伸縮桿的位置調整量；

3)檢測所述各電動伸縮桿的位置調節量是否超過運動極限，如果不超限則將位置調整量發送給各電動伸縮桿中電機的驅動器，驅動器驅動電機進行位置調整，如果超限則所有電動伸縮桿同時向著極限的反方向運動一段相同的距離，然后跳轉到所述步驟1；

4)在所述電動伸縮桿運動之后，基座的姿態將進行相應改變，此時所述陀螺儀采集到的傾角誤差也將改變，此時不斷循環所述步驟1-4過程，直到機器人整體的水平度達到要求。

8.根據權利要求7所述的一種帶位姿感知功能的機器人底盤實現的機器人底盤自動調節方法，其特征在于，如果在水平調節過程中，機器人在較長時間內均無法調節到目標水平度，則系統報錯并要求用戶重新輸入目標水平度或調節當前機器人的位置。