[發(fā)明專利]具有滑行功能的輪腿結合式六足機器人及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210402761.4
• 申請日: 2022-04-18
• 公開（公告）號: CN114852209B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設計）人: 李貽斌;王慶三;陳騰;榮學文;張國騰;路廣林;畢健;陳欣
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032;G05D1/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權代理有限公司 37221
• 代理人: 閆偉姣

本發(fā)明提出了一種具有滑行功能的輪腿結合式六足機器人及其控制方法，包括機器人本體，在所述機器人本體下側的后端安裝定向輪，前端安裝萬向輪；所述定向輪，用于在六足機器人后腿蹬地力作用下，帶動所述機器人本體直線滑行；所述萬向輪，用于在六足機器人中間腿蹬地作用下，帶動所述機器人本體轉向滑行；本發(fā)明中在機器人本體下側設置了定向輪和萬向輪，通過控制不同機器人腿的懸空和蹬地動作，實現(xiàn)了直線滑行和轉向滑行的控制，達到輪腿之間的靈活結合的目的，在輪式模式下不增加驅動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的基礎上，實現(xiàn)了滑行功能，保留了足式機器人對復雜地形的適應能力，同時降低了足式機器人在平坦地面運動的能耗。

技術領域

本發(fā)明屬于機器人控制技術領域，尤其涉及一種具有滑行功能的輪腿結合式六足機器人及其控制方法。

背景技術

輪式移動機器人因其控制方便，結構簡單等特點被廣泛應用于日常生活中。但是受限于輪式移動的特點，輪式機器人作業(yè)對地形的要求較高。與之相比足式機器人因其腿足式運動落足點離散的特性，對非結構化地形有較強的適應能力。但是足式機器人的控制方法復雜且能量消耗高。

為提高輪式機器人對復雜環(huán)境的適應能力，大部分研究集中于改進輪式機器人的結構或優(yōu)化輪式機器人的軌跡跟蹤算法。例如，改善輪式機器人軌跡跟蹤的控制算法，優(yōu)化輪式機器人的結構，從而提高輪式機器人對環(huán)境的適應性。為優(yōu)化足式機器人的能量消耗，多采取優(yōu)化足式機器人的結構或優(yōu)化足式機器人運動狀態(tài)的方法。例如，通過采用高功率密度的電機，降低腿部運動的慣量，優(yōu)化機器人的步態(tài)控制方法，降低機器人的能量消耗。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的輪腿結合式六足機器，雖然可以實現(xiàn)輪式滑行和足式行走之間的切換，但是，兩種方式只是進行了簡單的結合，模式切換和行走控制時是獨立進行的，沒有實現(xiàn)輪腿之間的靈活結合，同時導致了需要在足式機器人的基礎上添加額外的動力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)來配合輪式模式下的滑行動作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種具有滑行功能的輪腿結合式六足機器人及其控制方法，本發(fā)明中設計了新型機器人結構，并在此基礎上提出了腿驅動輪滑行的控制方法，實現(xiàn)了輪腿之間的靈活結合，在輪式模式下不增加驅動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的基礎上，實現(xiàn)了滑行功能，保留了足式機器人對復雜地形的適應能力，同時降低了足式機器人在平面運動的能耗。

為了實現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提供了一種具有滑行功能的輪腿結合式六足機器人，采用如下技術方案：

具有滑行功能的輪腿結合式六足機器人，包括機器人本體，在所述機器人本體下側的后端安裝定向輪，前端安裝萬向輪；

所述定向輪，用于在六足機器人后腿蹬地力作用下，帶動所述機器人本體直線滑行；所述萬向輪，用于在六足機器人中間腿蹬地作用下，帶動所述機器人本體轉向滑行。

進一步的，所述六足機器人的前腿、中間腿和后退，均包括關節(jié)，以及通過關節(jié)連接的大腿和小腿；所述中間腿具有四自由度。

進一步的，當六足機器人后腿進入運動狀態(tài)后，其它各條腿處于懸空態(tài)，后腿蹬地，給與所述定向輪前向的力，在后腿蹬地力的作用下，前向或后向滑行；當六足機器人一側的中間腿進入運動狀態(tài)后，其它各條腿處于懸空態(tài)，一側的中間腿蹬地，萬向輪在蹬地力的作用下，向另一側轉向。

為了實現(xiàn)上述目的，第二方面，本發(fā)明還提供了一種具有滑行功能的輪腿結合式六足機器人控制方法，采用如下技術方案：

具有滑行功能的輪腿結合式六足機器人控制方法，采用了如第一方面所述的具有滑行功能的輪腿結合式六足機器人；包括：

處于懸浮態(tài)的腿保持初始狀態(tài)不動，處于運動狀態(tài)的腿基于時間狀態(tài)機，對足端軌跡進行規(guī)劃；基于位置控制的方法，對足端軌跡進行關節(jié)電機伺服控制。