[發明專利]一種單擺臂履帶平臺及其樓梯翻越控制方法

在審

• 申請號: 202211418660.2
• 申請日: 2022-11-14
• 公開（公告）號: CN115649311A
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 李碩;朱立君
• 申請（專利權）人: 航天科工智能機器人有限責任公司
• 主分類號: B62D55/07
• 分類號: B62D55/07;B62D55/08;G01B21/22;G01B11/02;G01S17/08
• 代理公司: 北京鼎承知識產權代理有限公司 11551
• 代理人: 夏華棟

1.單擺臂履帶平臺，其特征在于，包括：

前擺臂；

傳動履帶；

動力機構，用于驅動所述前擺臂和所述傳動履帶；

傾角傳感器，用于測量所述單擺臂履帶平臺與水平參考平面的傾角；

距離傳感器，用于測量其與前方障礙物的距離；

控制器，與所述傾角傳感器、所述距離傳感器和所述動力機構相連，用于接收所述傾角傳感器測量的傾角和所述距離傳感器測量的距離，以及通過所述動力機構驅動所述前擺臂和所述傳動履帶。

2.根據權利要求1所述的單擺臂履帶平臺，其特征在于，所述單擺臂履帶平臺還包括：

編碼器，用于測量傳動履帶的前進距離。

3.根據權利要求1所述的單擺臂履帶平臺，其特征在于，所述單擺臂履帶平臺包括平臺本體，所述傾角傳感器與所述平臺本體同軸安裝。

4.根據權利要求3所述的單擺臂履帶平臺，其特征在于，所述距離傳感器安裝在所述平臺本體前側。

5.根據權利要求1所述的單擺臂履帶平臺，其特征在于，所述距離傳感器為激光雷達。

6.一種如權利要求1～5任一所述的單擺臂履帶平臺的樓梯翻越控制方法，其特征在于，包括：

在預備階段，控制所述單擺臂履帶平臺前進以及同時控制所述前擺臂上揚至第一角度，其中，所述預備階段的進入條件為所述距離傳感器測量到前方第一預設距離存在樓梯，所述預備階段的結束條件為所述距離傳感器測量到前方第二預設距離存在樓梯，其中，所述第二預設距離小于第一預設距離；

在入梯階段，控制所述單擺臂履帶平臺前進以及同時控制所述前擺臂下壓至與所述單擺臂履帶平臺的平臺主體的角度一致，其中，所述入梯階段的進入條件為預備階段結束，所述入梯階段的結束條件為所述單擺臂履帶平臺的平臺主體、所述前擺臂和所述樓梯的角度一致；

在爬行階段，控制所述單擺臂履帶平臺前進，其中，所述爬行階段的進入條件為入梯階段結束，所述爬行階段的結束條件為所述距離傳感器檢測到前方無新的臺階；

在出梯階段，控制所述單擺臂履帶平臺前進第三預設距離以及同時控制所述前擺臂下降，其中，所述出梯階段的進入條件為爬行階段結束，所述出梯階段的結束條件為所述單擺臂履帶平臺前進第三預設距離。

7.根據權利要求6所述的樓梯翻越控制方法，其特征在于，所述控制所述單擺臂履帶平臺前進以及同時控制所述前擺臂上揚至第一角度包括：

利用MPC控制所述單擺臂履帶平臺前進以及同時控制所述前擺臂上揚至第一角度；

其中，狀態項X、控制項U以及優化項f為：

X＝(θ_f,d)

U＝(ω_f,v)

f＝(d-d₁)²+(θ_f-θ₁)²+v²+Δv²

θ_f為前擺臂角度，d為平臺本體與樓梯邊緣的距離，ω_f為前擺臂的運動角速度，v為傳動履帶的運行速度，d₁為第二預設距離，θ₁為第一角度，初始條件為θ_f＝0；d＝d₀，d₀為第一預設距離，約束為5度/s≤ω_f≤5度/s；-3m/s≤v≤3ms；

邊界條件為：

θ_f-(θ_f+ω_fΔt)＝＝0

d-(d+vΔt)＝＝0

L_fcos(θ_f)-d≥0

L_f為前擺臂長度，t為時間。